Los ingenieros de la Universidad de Duke están colocando capas de celosías de carbono de un átomo de espesor con polímeros para crear materiales únicos con una amplia gama de aplicaciones. incluidos los músculos artificiales.

La celosía conocido como grafeno, está hecho de carbono puro y aparece bajo aumento como una malla de gallinero. Debido a su óptica única, propiedades eléctricas y mecánicas, el grafeno se utiliza en electrónica, almacen de energia, materiales compuestos y biomedicina.

Sin embargo, el grafeno es extremadamente difícil de manejar porque se "arruga" fácilmente. Desafortunadamente, Los científicos no han podido controlar el arrugamiento y despliegue del grafeno de gran superficie para aprovechar sus propiedades.

El ingeniero de Duke Xuanhe Zhao, profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Pratt de Duke, compara el desafío de controlar el grafeno con la diferencia entre el papel desplegado y el tejido húmedo.

"Si arrugaste papel normal, puedes aplanarlo con bastante facilidad, "Dijo Zhao." Sin embargo, el grafeno se parece más al papel de seda húmedo. Es extremadamente delgado y pegajoso y difícil de desplegar una vez arrugado. Hemos desarrollado un método para resolver este problema y controlar el arrugado y desplegado de las películas de grafeno de gran superficie ".

Los ingenieros de Duke unieron el grafeno a una película de goma que había sido preestirada muchas veces su tamaño original. Una vez que la película de goma se relajó, partes del grafeno se desprendieron de la goma mientras que otras partes se mantuvieron adheridas a él, formando un patrón adjunto-separado con un tamaño de característica de unos pocos nanómetros. Mientras la goma se relajaba, el grafeno desprendido se comprimió para arrugarlo. Pero cuando la película de goma se estiró hacia atrás, las manchas adheridas de grafeno tiraron de las áreas arrugadas para desplegar la hoja.

"De este modo, el arrugamiento y despliegue de grandes superficies, El grafeno de espesor atómico se puede controlar simplemente estirando y relajando una película de goma, incluso con las manos, "Dijo Zhao.

Los resultados se publicaron en línea en la revista. Materiales de la naturaleza .

"Nuestro enfoque ha abierto vías para explotar propiedades y funciones sin precedentes del grafeno, "dijo Jianfeng Zang, becario postdoctoral en el grupo de Zhao y primer autor del artículo. "Por ejemplo, podemos ajustar el grafeno de transparente a opaco arrugándolo, y sintonizarlo desplegándolo ".

Además, los ingenieros de Duke colocaron capas de grafeno con diferentes películas de polímero para hacer un material "blando" que puede actuar como tejidos musculares al contraerse y expandirse a demanda. Cuando se aplica electricidad al grafeno, el músculo artificial se expande en el área; cuando se corta la electricidad, se relaja. La variación del voltaje controla el grado de contracción y relajación.

"El arrugamiento y despliegue del grafeno permite una gran deformación del músculo artificial, "Dijo Zang.

"Los nuevos músculos artificiales están permitiendo diversas tecnologías que van desde la robótica y la administración de fármacos hasta la recolección y el almacenamiento de energía, "Dijo Zhao." En particular, prometen mejorar enormemente la calidad de vida de millones de personas discapacitadas al proporcionar dispositivos asequibles como prótesis ligeras y pantallas Braille de página completa ".