Sorprendentes películas planas de polímeros que se transforman en esferas cuando son calentadas

Los materiales “inteligentes” cambian de forma cuando se les excita de forma adecuada. Se publica en Science un material capaz de cambiar de una forma plana a otra casi esférica cuando es calentado de 22ºC a 49ºC y al revés cuando es enfriado. Este tipo de materiales tienen aplicaciones en biomedicina, robótica y microóptica ajustable. Este material en concreto es una película de un polímero que contiene incrustaciones en forma de discos rígidos; la forma tridimensional que se obtiene de la distribución geométrica de estos puntos que generan una distribución anisótropa de esfuerzos sobre el polímero cuando es calentado o enfriado. El método publicado en Science permite fabricar superficies de curvatura gaussiana constante (esferas, conos y superficies con forma de silla de montar) o de curvatura media nula (superficies minimales o de Enneper), e incluso figuras más complicadas combinando varias películas de polímero. El artículo técnico es Jungwook Kim, James A. Hanna, Myunghwan Byun, Christian D. Santangelo, Ryan C. Hayward, “Designing Responsive Buckled Surfaces by Halftone Gel Lithography,” Science 335: 1201-1205, 9 March 2012. Me he enterado tarde gracias a “A new way to 3D shapes,” Nature 483: 249, 15 March 2012.

“Los materiales que cambia su forma bajo demanda tienen muchas aplicaciones. El nuevo artículo de Christian Santangelo, Ryan Hayward y sus colegas de la Universidad de Massachusetts en Amherst, han desarrollado un nuevo método para fabricar películas de polímero capaces de transformarse en casi cualquier forma tridimensional y volver a recuperar su forma plana original. Los investigadores han creado láminas de gel a partir de polímeros de N-isopropilacrilamida y benzofenona, una molécula que crea enlaces entre los polímeros cuando se expone a luz ultravioleta (UV). Disueltas en agua, estas hojas se hinchan pero encogen cuando se las calienta.

El equipo ha modelado el gel usando una máscara fotolitográfica y una dosis inicial baja de luz UV para definir la forma general del polímero; posteriormente se aplican dosis altas de luz UV con una máscara diferente para crear regiones altamente reticuladas en las que se reduce el inflado de la película disuelta en agua. Un diseño adecuado de las regiones que se hinchan más y las que se hinchan menos permite diseñar objetos que cambian de forma con la temperatura pasando de ser hojas (casi) planas a superficies (casi) esféricas cuando se calientan y al revés cuando se enfrían. La gran ventaja de la nueva técnica es que permite un control de la geometría final de la superficie que permite alcanzar geometrías muy complejas.”

Anuncios