.Un nuevo diseño de material podría reducir la contaminación donde el caucho se encuentra con la carretera.

La adición estratégica de puntos débiles a lo largo de las cadenas microscópicas llamadas polímeros en realidad los hace más difíciles de romper, informan los investigadores en la revista Science del 23 de junio . Debido a que los polímeros se usan en los neumáticos de los automóviles, los hallazgos podrían ayudar a reducir la contaminación plástica a medida que los neumáticos se desgastan con el tiempo.

Cuando los neumáticos rozan la carretera, dejan caer pequeñas partículas de caucho y polímeros plásticos, que contaminan las vías fluviales y el aire (SN: 12/11/18). Cada año, los neumáticos liberan aproximadamente 6 millones de toneladas métricas de estos microplásticos al medio ambiente. Los polímeros más fuertes que se rompen con menos facilidad podrían limitar la cantidad de partículas que se desprenden anualmente.

Para fabricar materiales tan resistentes, Stephen Craig, químico de la Universidad de Duke, y sus colegas agregaron moléculas llamadas reticulantes a los polímeros. Estos agentes de entrecruzamiento conectaron cadenas de polímeros mezcladas con sus muchos vecinos, y fueron diseñados específicamente para romperse fácilmente. A escala microscópica, los polímeros actúan como una maraña de hebras de espagueti con los reticuladores manteniéndolos juntos y ayudándolos a conservar su forma, dice el colaborador de Craig, Shu Wang, químico del MIT.

Un polímero plástico gomoso con reticuladores débiles, que se muestra a la izquierda, requiere más fuerza de estiramiento para rasgarse que un polímero similar con reticuladores más fuertes, que se muestra a la derecha. La adición de reticulantes débiles al caucho podría dar lugar a neumáticos para automóviles más resistentes.

Cuando el equipo estiró los espaguetis de polímero, los reticulantes individuales se rompieron fácilmente, como se esperaba. Pero el material a granel requirió más fuerza para rasgarse de lo que esperaban.

El secreto del aumento de la dureza radica en el camino que debe tomar el desgarro, dice Craig. El desgarro se propaga a través de los entrecruzadores fáciles de romper en lugar de a través de las hebras de polímero más duras. Cada conexión rota sigue el camino de menor resistencia, pero esquivar las hebras largas de polímero significa romper muchos reticulantes, lo que requiere más fuerza de estiramiento en general.

Esta no es la primera vez que los investigadores utilizan conectores débiles para fortalecer los polímeros. Pero a diferencia de materiales similares, el aumento de la dureza no se produce a expensas de otras propiedades beneficiosas como la rigidez.

Craig dice que espera que los hallazgos ayuden a prolongar la vida útil de los neumáticos y los plásticos de los automóviles, lo que podría limitar la contaminación anual por microplásticos.

CITAS

S. Wang et al. La cicloreversión mecanoquímica fácil de los reticuladores de polímeros mejora la resistencia al desgarro. Ciencia _ vol. 380, 23 de junio de 2023, pág. 1248. doi: 10.1126/ciencia.adg3229.

PJ Kole et al. Desgaste de neumáticos: una fuente sigilosa de microplásticos en el medio ambiente. Revista Internacional de Investigación Ambiental y Salud Pública. vol. 14, octubre de 2017, pág. 1265. doi: 10.3390/ijerph14101265.

GJ Lake y AG Thomas. La fuerza de los materiales altamente elásticos. Actas de la Royal Society de Londres A. vol. 300, 22 de agosto de 1967, pág. 108. doi: 10.1098/rspa.1967.0160.

Acerca de Skyler Ware

Skyler Ware es la becaria de medios masivos AAAS 2023 con Science News. Ella es un Ph.D. de quinto año. estudiante en Caltech, donde estudia reacciones químicas que usan o crean electricidad.

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