El látex es un material que se utiliza desde hace casi 200 años para fabricar diversos productos. Sin embargo, para obtener este polímero es necesaria la vulcanización, un proceso basado en el azufre y otros productos químicos, que utiliza altas temperaturas para cambiar la composición del caucho y mejorar sus propiedades, y que es muy agresivo para el medio ambiente.
Recientemente, los científicos Stanislav Moshkalev, Raluca Savu y Junko Tsukamoto, del Centro de Componentes Semiconductores y Nanotecnologías de la Unicamp (Universidad Estatal de Campinas Brasil), han desarrollado una técnica para optimizar las propiedades del látex, reduciendo el impacto ambiental del proceso y creando una nueva goma electroconductora.
El nuevo caucho electroconductor se obtiene a temperatura ambiente, a partir de la mezcla de materiales biocompatibles, con reducción o ausencia del uso de reactivos orgánicos y sin la aplicación de la etapa de vulcanización.
Conseguimos llegar a una mezcla adecuada que confería nuevas propiedades al caucho verde, hecho de látex. A partir de materiales grafíticos y nanocelulosa, en un trabajo multidisciplinar, desarrollamos una película flexible que es buena conductora de la electricidad y el calor.
Stanislav Moshkalev
Según el físico, el nuevo material podría sustituir a los metales en ámbitos como la química y la biomedicina. Una de las aplicaciones sería el recubrimiento de sensores y electrodos para exámenes y tratamientos médicos. Otra sería en la producción de dispositivos vestibles, como trajes de buceo, guantes y equipos con calefacción.
Con esta tecnología demostramos que es posible crear interesantes propiedades mecánicas y eléctricas en el caucho, un paso más en el desarrollo de productos innovadores.
Stanislav Moshkalev
Sostenible.
El material se obtuvo mediante la asociación de nanocristales de grafito (o grafeno) al látex y la celulosa.
El grafito es un mineral ultraligero que abunda en Brasil y está formado por varios planos superpuestos, como una pila de hojas de papel, que son el grafeno. Estas láminas tienen unas propiedades eléctricas y térmicas notables entre los no metales. «Pero, al igual que el papel, las películas de grafito se rompen fácilmente«, recuerda Moshkalev.
Para aumentar la resistencia mecánica del grafito, se hizo una combinación con látex y celulosa, extraída de la semilla del tanchagem, una planta de origen europeo, pero muy extendida en Brasil y conocida por su uso terapéutico. La concentración ideal determinada en la investigación dio como resultado el cambio de las propiedades físicas, químicas y térmicas específicas del caucho y, en consecuencia, la interacción con el grafito, reforzando el material, sin necesidad de vulcanización.
Utilizamos la cantidad mínima de látex y ajustamos las proporciones, pero vimos que el látex por sí solo no era suficiente para garantizar la estabilidad y la resistencia que buscábamos. Fue entonces cuando se nos ocurrió asociar el gel de las semillas de plátano para obtener las propiedades esperadas de la forma más sencilla y sostenible posible.
Junko Tsukamoto.
La combinación de grafeno y nanocelulosa no es nueva en la fabricación, por ejemplo, de electrodos flexibles para el almacenamiento de energía con supercondensadores.
La nanocelulosa se utiliza habitualmente como sustrato para dispositivos electrónicos por su biodegradabilidad, flexibilidad mecánica y reactividad química.
Junko Tsukamoto.
Sin embargo, lo que diferencia al invento de Unicamp es el proceso de mezcla de los compuestos naturales, de origen vegetal y mineral, biocompatibles, a partir de reacciones simples, con la posibilidad de utilizar agua en lugar de disolventes orgánicos.
Al desarrollar el estudio que dio lugar a la tecnología, pensamos en el trípode de la sostenibilidad, involucrando lo social, con el uso de materias primas locales, lo económico, en la búsqueda de la reducción de costes, y lo ambiental, eliminando las etapas agresivas del proceso.
Junko Tsukamoto.
Aplicaciones
El nuevo caucho ya tiene una patente registrada en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) con el apoyo de Inova Unicamp.
Entre las ventajas del material, los investigadores destacan su flexibilidad.
A diferencia del metal, que es rígido, este compuesto conductor a base de caucho verde puede doblarse y volver a su forma original.
Además, no se oxida, a diferencia de un metal.
Stanislav Moshkalev
Esta característica hace posible aplicaciones variadas que requieren largos intervalos de deformación mecánica.
Un posible uso sería la producción de plantillas calefactoras flexibles para el calzado.
Tenemos una demanda muy grande en las plantas de envasado de carne, por ejemplo. Hay al menos 500.000 personas en el país trabajando en el frío cada día.
Stanislav Moshkalev
El nuevo material conductor podría generar confort térmico en las extremidades del cuerpo. En las pruebas de laboratorio, los investigadores consiguieron mantener muestras del compuesto de caucho verde calentadas hasta cuatro horas, a temperatura constante, con el uso de pilas convencionales tipo AA. El voltaje, según el equipo, es bajo y no ofrecería riesgos a los usuarios.
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