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Tecnología de cristal líquido mejorada para lograr unos materiales más flexibles, inteligentes y funcionales

Un proyecto financiado con fondos europeos está contribuyendo a comprender cómo se pueden procesar cristales líquidos (CL) empleando métodos no convencionales. Esto resultará en la producción de materiales innovadores basados en CL, incluidos textiles sensibles.

Investigación fundamental
Salud

Un mayor conocimiento de los CL permitirá el desarrollo de métodos novedosos para emplearlos en contextos totalmente diferentes a los de las pantallas de las tabletas y los teléfonos móviles, su uso más común en la actualidad. Los CL tienen un potencial enorme para muchas tecnologías emergentes, ya que resisten a grandes grados de estiramiento y flexión continuados gracias a su naturaleza líquida y ligera y, a menudo, su funcionamiento no necesita electricidad. Es más, los CL tienen un coste de fabricación bastante bajo.

El trabajo con elastómeros de cristal líquido (ECL) deformables conduce a hallazgos interesantes e inesperados

El proyecto INTERACT, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), ha logrado una mejor compresión sobre cómo se comportan los CL cuando se alejan de las geometrías planas convencionales en las que se han estudiado y utilizado durante decenios. INTERACT ha descubierto prestaciones totalmente inimaginables, como un CL con una configuración antiordenada de sus componentes, en la que las moléculas están dispuestas para evitar una determinada dirección en lugar de alinearse a lo largo de ella. «Este CL de parámetro de orden negativo se había propuesto teóricamente con anterioridad, pero nunca antes se había observado en la práctica. Produjimos este material en el contexto de nuestros accionadores de elastómero de cristal líquido en forma de concha», comenta Jan Lagerwall, beneficiario de la subvención del CEI e investigador principal. Los ECL son una clase única de materiales que experimentan grandes cambios de forma cuando se someten a estímulos diversos. Estos materiales pueden emplearse como accionadores: dispositivos que convierten algún tipo de energía almacenada en movimiento. «Debido al orden inverso, el material responde a los cambios de temperatura en la dirección totalmente opuesta a la de los ECL convencionales», explica el investigador. El equipo de INTERACT también ha proporcionado información nueva y valiosa sobre cómo hacer fluir CL y soluciones de polímeros unos junto a otros. Esto es necesario para crear fibras funcionalizadas con CL que podrían emplearse, por ejemplo, en textiles sensibles. Lagerwall comenta: «Esto constituye todo un reto para muchas combinaciones de materiales, pero nuestra investigación nos brindó una perspectiva mucho más nítida sobre cómo se pueden evitar resultados no deseados. También realizamos avances significativos en los métodos para conservar el orden cristalino líquido en estado gomoso o sólido al polimerizar el sistema sin un efecto negativo en el orden». Gracias a estos logros científicos, continúa Lagerwall, el proyecto «se ha acercado a nuevas aplicaciones de CL, al menos en cuanto a la tecnología ponible y la autenticación segura». INTERACT posee ahora «una comprensión relativamente clara sobre cómo se pueden incorporar los CL en fibras de calidad textil reales que podrían emplearse en prendas de vestir».

Un gran paso adelante en el desarrollo de una etiqueta de autenticación segura

Los investigadores han creado etiquetas de autenticación que proporcionan una huella digital única para un objeto específico. La etiqueta está confeccionada de tal manera que se integra realmente en el objeto y sirve como una herramienta muy fiable contra la falsificación. El equipo ha logrado que las etiquetas pasen de ser coloridas a ser casi invisibles, lo que permite adaptarlas al entorno en el que se aplicarán. «Creemos que pueden llegar a ser totalmente invisibles optimizando aún más los materiales utilizados», añade el investigador principal. El equipo, cuyo trabajo finalizará en marzo de 2020, ya ha presentado una solicitud de patente para sus materiales, y dos más están en preparación. Los experimentos en curso se centran en fibras de calidad textil reales con CL en su interior, así como en la fabricación de ECL tubulares. Para los científicos de materiales y los físicos, químicos e ingenieros de CL, INTERACT ha ayudado a dilucidar varias cuestiones importantes sobre cómo crear CL con geometrías complejas como fibras, conchas y tubos. El proyecto ha demostrado que el comportamiento de los CL puede ser muy rico, en función de cómo se fabrica la muestra y cuáles son sus características. Para los ingenieros y la industria en general, «espero sinceramente que los resultados de INTERACT puedan inspirar nuevas aplicaciones con CL y que resuelvan problemas inveterados y emergentes a través de métodos mejores y más sostenibles basados el empleo de CL derivados de celulosa», concluye Lagerwall.

Palabras clave

INTERACT, CL, materiales, ECL, polímero, fibras de grado textil, etiqueta de autenticación

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