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Diseñan científicos suecos el biomaterial más fuerte de la historia

Investigadores suecos diseñaron el biomaterial más potente de la historia: fibras de celulosa artificiales, pero biodegradables, más fuertes que el acero e incluso más que la seda de araña dragalina.

El equipo dirigido por Daniel Söderberg del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo informa el trabajo en la revista ACS Nano de la American Chemical Society.

El material ultraresistente está hecho de nanofibras de celulosa (CNF), los bloques de construcción esenciales de la madera y otras plantas. Usando un nuevo método de producción, los investigadores transfirieron con éxito las propiedades mecánicas únicas de estas nanofibras a un material macroscópico y liviano que podría usarse como una alternativa ecológica para el plástico en aviones, automóviles, muebles y otros productos. “Nuestro nuevo material incluso tiene potencial para la biomedicina, ya que la celulosa no es rechazada por su cuerpo”, explica Söderberg.

Los científicos comenzaron con nanofibras de celulosa disponibles en el mercado que tienen sólo de 2 a 5 nanómetros de diámetro y hasta 700 nanómetros de largo. Un nanómetro (nm) es una millonésima de milímetro. Las nanofibras se suspendieron en agua y se alimentaron en un pequeño canal de sólo un milímetro de ancho y fresado en acero. A través de dos pares de flujos perpendiculares, agua adicional desionizada y agua con un bajo valor de pH ingresaron al canal desde los lados, comprimiendo la corriente de nanofibras y acelerándola.

Este proceso, llamado enfoque hidrodinámico, ayudó a alinear las nanofibras en la dirección correcta, así como a su autoorganización en un hilo macroscópico bien embalado. No se necesita cola ni ningún otro componente, las nanofibras se ensamblan formando un hilo apretado unido por fuerzas supramoleculares entre las nanofibras, por ejemplo fuerzas electrostáticas y de Van der Waals.

Con los brillantes rayos de PETRA, la fuente de luz de rayos X de DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), los científicos pudieron seguir adelante y optimizar el proceso. “Los rayos X nos permiten analizar la estructura detallada del hilo a medida que se forma, así como la estructura del material y el orden jerárquico en las fibras superfuertes”, explica el coautor Stephan Roth de DESY. “Hicimos hilos de hasta 15 micras de grosor y varios metros de longitud”.

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