El plástico que puede andar

Investigadores de la Eindhoven University of Technology, y de la Kent State University han desarrollado un nuevo material, basado en polímero cristal líquido, capaz de moverse por sí mismo en presencia de la luz visible.

El cristal líquido, o mesofase, es un estado de agregación de la materia que presenta propiedades intermedias entre un líquido y un sólido cristalino. Por ejemplo, la fluidez de un líquido, y la ordenación de las moléculas en el espacio típico de un sistema cristalino. Ejemplo de esto serían las membranas biológicas, o el material de las pantallas LCD (liquid-crystal display).

Materiales oscilantes que adaptan su forma en repuesta a estímulos externos son de interés para aplicaciones emergentes en medicina y robótica. Polímeros capaces de moverse por sí mismos en presencia de luz ya se conocían desde hace unos años, sin embargo, estos usaban radiación ultravioleta, cuya gran intensidad destruía el propio material.

En julio de 2016, el equipo de Eindhoven, junto con científicos de la Humboldt University, de Berlín, desarrollaron un polímero capaz de distorsionarse espontáneamente en presencia de luz visible, el cual se pensó que podría ser útil para superficies de placas fotovoltaicas “auto-limpiables”, en zonas con escasez de agua, como en desiertos, evitando que el polvo y la arena se quedaran en la superficie gracias al movimiento.

Ahora, los equipos de Eindhoven y Kent han desarrollado un polímero cristal líquido, que se ondula en presencia de luz, propulsándose de esta manera, y, uniéndolo a un marco rectangular, han creado la primera máquina en el mundo capaz de convertir directamente luz en movimiento.

light driven oscillating film

Investigadora Anne Hélène Gélébart de la Eindhoven University of Technology mostrando el dispositivo

El dispositivo, de tamaño más pequeño que un clip, es capaz de transportar objetos mucho más grandes y pesados que sí mismo, incluso cuesta arriba, por lo que podría ser usado para transportar objetos pequeños a lugares difíciles de alcanzar, o también para mantener la superficie de placas solares limpias al igual que el otro polímero que creó el equipo de Eindhoven.

 

 

Aquí un buen vídeo  del dispositivo en movimiento.

El movimiento se debe a que una parte se contrae en presencia de luz, y la otra parte, se expande. La deformación desaparece en ausencia de luz. Aunque el material parece transparente para el ojo humano, absorbe completamente la luz violeta que los investigadores usaron, creando sombra tras él.

Al unir una tira de este polímero al marco rectangular, más corto que la tira, se produce un bulto, el cual, al ponerse el dispositivo en frente del foco de luz, empieza a desplazarse a lo largo gracias al efecto de “auto-ensombrecimiento”, ya que debido a dicho bulto, que crea sombra detrás de él, va variando la zona de la tira a la que le llega luz, y por tanto, que se deforma, creando un movimiento ondulatorio. La velocidad máxima del dispositivo es equivalente a la de una oruga, alrededor de medio centímetro por segundo.

El polímero se basa en la adición de moléculas fotosensibles de respuesta rápida, a redes poliméricas de tipo cristal líquido. En concreto las moléculas se tratan de derivados de azobenceno de relajación térmica cis-to-trans rápida.

Para más información:

Gelebart, A. H., Mulder, D.J., Varga, M., Konya, A., Vantomme, G., Meijer, E. W., Selinger, R. L. B., Broer, D. J., Making Waves in photoactive polymer film. Nature 546, 632-636 (2017)

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