La automatización llega a los materiales
Un nuevo libro electrónico detalla los avances en la tecnología de los LCE, logrados con el apoyo del proyecto APRA, financiado con fondos europeos. Escrito por Eugene M. Terentjev, catedrático de Física de Polímeros en la Universidad de Cambridge, entidad anfitriona del proyecto APRA, el libro electrónico arroja luz sobre estos plásticos inteligentes y, en concreto, sobre cómo los LCE llevan la automatización a los materiales.
¿Qué son exactamente los LCE?
Los LCE son una red gomosa de polímeros que presentan un cambio de forma reversible bajo varios estímulos. En el libro electrónico se los describe como «una nueva clase de materiales con inteligencia física». A lo que se añade: «Son plásticos que sienten su entorno y responden a él, tomando decisiones, analizando y diagnosticando problemas sin intervención humana. Los elastómeros cristalinos líquidos son verdaderamente el material del futuro». Los materiales poliméricos multifuncionales desarrollados en el marco del proyecto APRA son reciclables y reprocesables. Una propiedad única de los LCE descrita en el libro electrónico es la elasticidad suave, «que combina las propiedades de disipación de un líquido con la resistencia mecánica de un termoestable para producir niveles de amortiguación de vibraciones muy por encima de las tecnologías líderes del mercado, basadas en el poliuretano o la silicona». Los LCE también tienen una fuerte adhesión sensible a la presión, por lo que son pegajosos al tacto y se adhieren a la mayoría de las superficies. A través de APRA, la Universidad de Cambridge está trabajando con la empresa tecnológica derivada Cambridge Smart Plastics para desarrollar un nuevo concepto (descrito como «tan simple como una mano que agarra y suelta según es necesario») utilizando LCE adhesivos reversibles. Han creado una goma de naturaleza pegajosa cuyas propiedades cambian al calentarla, lo que permite un fácil desprendimiento. Cuando se enfría, la goma se vuelve pegajosa de nuevo, con lo que brinda a este «adhesivo verdaderamente reutilizable» una segunda vida. Otra propiedad sorprendente es la capacidad de los LCE para contraerse y expandirse de manera reversible al calentarse y enfriarse. «Si el material está programado para tener una forma determinada cuando se alinea, esta se convertirá en su forma natural. Sin embargo, calentar el material causará una contracción de hasta entre el 100 y el 200 % que es completamente reversible (el LCE vuelve a su forma natural cuando se enfría). Esta activación mecánica nos permite diseñar accionadores, músculos artificiales o un motor de LCE que funciona en una diferencia de temperatura entre dos contenedores». Un avance reciente realizado por los investigadores les permitió superar los obstáculos históricos para el uso de la activación de LCE en dispositivos prácticos. Este avance fue el desarrollo de los vitrímeros de LCE. «Los vitrímeros son mucho más estables que otras redes de elastómeros transitorios, pero aún así permiten el remodelado térmico (lo que hace que el material sea totalmente renovable). Esto hace posible crear formas complejas con alineación local intrincada (que son imposibles con los elastómeros permanentes tradicionales)», según se afirma en el libro electrónico. Estas propiedades allanan el camino para una amplia gama de aplicaciones de los LCE: almohadillas de aislamiento de sonido, dispositivos que amortiguan la vibración de la carretera para mejorar la precisión de la detección y medición de luz y la comodidad del pasajero, cintas adhesivas completamente reversibles que «eliminan la naturaleza de “un solo uso” de los adhesivos actuales», paneles solares de seguimiento solar y motores que convierten el calor residual en trabajo útil. El proyecto APRA (Active Polymers for Renewable Functional Actuators), de 5 años de duración, finaliza en septiembre de 2023. Para más información, consulte: Página web del proyecto APRA
Palabras clave
APRA, elastómero de cristal líquido, polímero, plásticos, elasticidad, adhesión, automatización, goma, vitrímero
