La palabra RIKEN se ve a través del material en ortogonal (i) y paralelo (ii, iii) direcciones al plano TiNS orientado magnéticamente.
En un primer logro mundial, científicos del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente en Japón, junto con colegas del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales y la Universidad de Tokio, han desarrollado un nuevo hidrogel cuyas propiedades están dominadas por la repulsión electrostática, en lugar de interacciones atractivas.
Según Yasuhiro Ishida, jefe del Equipo de Investigación de Materias Blandas Bioinspiradas Emergentes, el trabajo comenzó a partir de un descubrimiento subrepticio, que cuando las nano-hojas de titanato se suspenden en una dispersión coloidal acuosa, se alinean cara a cara en un plano cuando se someten a un fuerte campo magnético. El campo maximiza la repulsión electrostática entre ellos y los atrae hacia una estructura casi cristalina. Se orientan naturalmente cara a cara, separados por las fuerzas electrostáticas entre ellos.
Para crear el nuevo material, los investigadores utilizaron el método recién descubierto para organizar las capas de las hojas en un plano, y una vez alineadas las hojas en el plano, fijó el orden estructural inducido magnéticamente mediante la transformación de la dispersión en un hidrogel mediante un procedimiento llamado polimerización de vinilo in situ activada por luz. Esencialmente, se utilizan pulsos de luz para congelar la solución acuosa en un hidrogel, para que las sábanas no pudieran moverse más.
Al hacer esto, crearon un material cuyas propiedades están dominadas por la repulsión electrostática, la misma fuerza que nos pone los pelos de punta cuando tocamos un generador de furgoneta.
Hasta ahora, los materiales artificiales no se han aprovechado de este fenómeno, pero la naturaleza tiene. El cartílago debe su capacidad para permitir un movimiento mecánico prácticamente sin fricción dentro de las articulaciones, incluso bajo alta compresión, a las fuerzas electrostáticas en su interior. Las fuerzas repulsivas electrostáticas se utilizan en varios lugares, como los trenes maglev, suspensiones de vehículos y cojinetes sin contacto, pero hasta ahora El diseño de materiales se ha centrado abrumadoramente en interacciones atractivas.
En un oscilador mecánico, una plataforma de vidrio con una esfera de metal en una T estaba sostenida por tres pilares cilíndricos de hidrogel estructurado magnéticamente que contenía TiNSs orientados cofacialmente (0.8% en peso) en dirección paralela (g) u ortogonal (h) a la sección transversal del cilindro.
El nuevo material resultante, que contiene el primer ejemplo de estructuras inorgánicas cargadas que se alinean cofacialmente en un flujo magnético, tiene propiedades interesantes. Se deforma fácilmente cuando se aplican fuerzas de corte paralelas a las nanohojas incrustadas, pero resiste fuertemente las fuerzas de compresión aplicadas ortogonalmente.
Según Ishida, "Este fue un descubrimiento sorprendente, pero uno que la naturaleza ya ha utilizado. Anticipamos que el concepto de incrustar electrostática repulsiva anisotrópica dentro de un material compuesto, basado en la inspiración del cartílago articular, abrirá nuevas posibilidades para el desarrollo de materiales blandos con funciones inusuales. Los materiales de este tipo podrían utilizarse en el futuro en diversas áreas, desde la medicina regenerativa hasta la ingeniería mecánica precisa, al permitir la creación de cartílago artificial, materiales antivibratorios y otros materiales que requieran resistencia a la deformación en un plano ".
Se inmovilizaron espacialmente láminas orientadas cofacialmente en un flujo magnético 10-T con polimerización por reticulación fotoinducida mediada por TiNS.
