En el futuro, es posible que tengas que agradecerle a un calamar por mantener tu café caliente en un día frío. Inspirándose en la piel de los cefalópodos, los ingenieros de la Universidad de California en Irvine han inventado un material compuesto adaptable que puede aislar vasos de bebidas, bolsas de restaurantes, cajas de paquetes e incluso contenedores de envío.
La innovación es una película de polímero metalizado que refleja infrarrojos desarrollada en el laboratorio de Alon Gorodetsky, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular de la UCI.
Gorodetsky y los miembros de su equipo describen un material compuesto de gran superficie que regula el calor a través de estructuras metálicas reconfigurables que pueden separarse de forma reversible entre sí y volver a unirse bajo diferentes niveles de tensión.
La invención será fácil para el medio ambiente debido a su sostenibilidad ambiental, dijo el autor principal Mohsin Badshah, ex investigador postdoctoral de la UCI en ingeniería química y biomolecular. «El material compuesto se puede reciclar a granel eliminando el cobre con vinagre y utilizando métodos comerciales establecidos para reutilizar el polímero estirable restante», dijo.
«Las islas de metal en nuestro material compuesto están una al lado de la otra cuando el material se relaja y se separan cuando se estira, lo que permite el control de la reflexión y transmisión de la luz infrarroja o la disipación de calor», dijo Gorodetsky. «El mecanismo es análogo a la expansión y contracción del cromatóforo en la piel de un calamar, que cambia el reflejo y la transmisión de la luz visible».
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Los cambios en el tamaño de los cromatóforos ayudan a los calamares a comunicarse y camuflar sus cuerpos para evadir a los depredadores y esconderse de sus presas. Gorodetsky dijo que al imitar este enfoque, su equipo permitió la «termorregulación ajustable» en su material, lo que puede conducir a una mayor eficiencia energética y proteger los dedos sensibles de las superficies calientes.
Un hallazgo clave de este proyecto fue el desarrollo por parte de los investigadores de la UCI de un método de producción rentable de su material compuesto en cantidades relevantes para la aplicación. Las materias primas de cobre y caucho comienzan en alrededor de un centavo por metro cuadrado, y los costos se reducen aún más gracias a las economías de escala, según el periódico. La técnica de fabricación del equipo consiste en depositar una película de cobre sobre un sustrato reutilizable, como papel de aluminio, y luego pulverizar varias capas de polímero sobre la película de cobre, todo lo cual se puede fabricar en casi cualquier tamaño de lote imaginable.
«La estrategia de producción combinada que ahora hemos perfeccionado en nuestro laboratorio es un verdadero cambio de juego», dijo Gorodetsky. «Hemos estado trabajando con materiales inspirados en cefalópodos y sistemas adaptativos durante años, pero anteriormente solo podíamos fabricarlos en superficies relativamente pequeñas. Ahora finalmente hay una manera de hacer estas cosas rollo a rollo en una fábrica».
La estrategia desarrollada y las economías de escala deberían hacer posible que el material compuesto se utilice en una amplia gama de aplicaciones, desde acogedoras tazas de café hasta tiendas de campaña o cualquier contenedor donde se desee una regulación de temperatura ajustable.
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El equipo realizó pruebas universales en tazas de café en su laboratorio en el campus de la UCI, donde demostraron que podían controlar el enfriamiento del café. Pudieron predecir de manera precisa y teórica y luego confirmar experimentalmente los cambios de temperatura de los vasos llenos de bebida. El equipo también pudo lograr una modulación 20 veces mayor de la transmisión de radiación infrarroja y una regulación 30 veces mayor de los flujos térmicos en condiciones de prueba estandarizadas. El material estable se desempeñó bien incluso con altos niveles de deformación mecánica y después de repetidos ciclos mecánicos.
«Existe una enorme variedad de aplicaciones para este material», dijo Gorodetsky. “Piense en todos los productos perecederos que se han entregado en los hogares de las personas durante la pandemia. Cualquier paquete que envíe Amazon u otra empresa que deba controlar la temperatura puede usar un forro hecho de nuestro material compuesto adaptable inspirado en el calamar. Ahora que podemos hacer grandes hojas a la vez, tenemos algo que puede beneficiar muchos aspectos de nuestras vidas”.
Esta investigación se publica en La sostenibilidad de la naturaleza.
(RELOJ video de esta historia a continuación.)
Fuente: delicado
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