Un grupo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS) de la Universidad de Harvard, ha desarrollado un nuevo tipo de caucho que es tan resistente como el caucho natural, pero con una característica adicional: puede auto-curarse.
Los materiales autocurativos no son nuevos. Los investigadores de SEAS han desarrollado hidrogeles auto-cicatrizantes, que dependen del agua para incorporar enlaces reversibles que pueden promover la curación.
Sin embargo, las propiedades de autocuración en materiales secos, como el caucho, han resultado más difíciles. Esto se debe a que el caucho está hecho de polímeros conectados por enlaces covalentes permanentes. Debido a la fortaleza de estos enlaces, una vez fracturados ya no vuelven a conectarse.
Para lograr confeccionar el novedoso material, el equipo necesitó hacer enlaces que conecten los polímeros reversibles, de modo que pudieran romperse y reformarse.
El ingeniero Li-Heng Cai, autor principal de la investigación, ya había teorizado el concepto de mezclar enlaces covalentes y reversibles para crear un caucho resistente y autocurativo, pero esta propuesta no había sido posible de demostrar experimentalmente, porque estos tipos de enlaces son difíciles de combinar.
Pero los investigadores desarrollaron una cuerda molecular para lograr la hasta ahora esquiva combinación. Esta cuerda, llamada polímeros aleatoriamente ramificados, permite que dos enlaces previamente no mezclables se combinen homogéneamente a escala molecular. Al hacerlo, fueron capaces de crear un caucho transparente, resistente y auto-curativo.
El caucho típico tiende a agrietarse en cierto punto de tensión cuando se aplica fuerza. Al estirarse, el caucho híbrido desarrolla las llamadas manías en todo el material, una característica similar a las grietas, pero conectado por hilos fibrosos.
Estas manías redistribuyen la tensión, por lo que no hay un punto localizado que pueda causar un fallo catastrófico. Cuando se libera el estrés, el material vuelve a su forma original y las grietas sanan.
La capacidad de autocuración resulta atractiva para una amplia variedad de productos de caucho. Al respecto Jinrong Wu, coautor de la investigación, señala: “Imagina que podríamos usar este material como uno de los componentes para fabricar un neumático de uso automotriz; si sufriera un corte, este neumático no tendría que ser reemplazado de inmediato, gracias a la propiedad de autoreparación.”
Para la ingeniería, las aplicaciones del caucho híbrido que se aprovechan de su excepcional combinación de transparencia óptica, dureza y capacidad de autocuración aún están por explorar.
Además, el concepto de usar diseño molecular para mezclar enlaces covalentes y reversibles para crear un elastómero híbrido homogéneo, es bastante general y debería permitir el desarrollo de polímeros duros y autocurables de uso práctico.