Lágrima

Jun 07, 2023

Los neumáticos se desgastan con el tiempo y liberan pequeñas partículas de plástico al medio ambiente, pero una nueva estrategia de diseño para materiales gomosos podría limitar esta contaminación.

mseidelch/E+/Getty Images

Por Skyler Ware

7 de julio de 2023 a las 9:00 am

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

Agregar estratégicamente puntos débiles a lo largo de cadenas microscópicas llamadas polímeros en realidad hace que sean más difíciles de romper, informan los investigadores en la revista Science del 23 de junio. Debido a que los polímeros se utilizan 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 raspan 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 menor 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 añadieron a los polímeros moléculas llamadas reticulantes. Estos reticulantes conectaban cadenas de polímeros desordenadas con sus numerosos vecinos y fueron diseñados específicamente para romperse fácilmente. A escala microscópica, los polímeros actúan como una maraña de hebras de espagueti con los entrecruzadores que los mantienen todos juntos y les ayudan a conservar su forma, dice el colaborador de Craig, Shu Wang, químico del MIT.

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 de la que esperaban para romperse.

El secreto de esta mayor dureza reside en el camino que debe seguir el desgarro, dice Craig. El desgarro se propaga a través de los reticulantes fáciles de romper en lugar de a través de las hebras de polímero más resistentes. Cada conexión rota sigue el camino de menor resistencia, pero esquivar las largas hebras 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, la mayor 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, limitando potencialmente la contaminación anual por microplásticos.

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S. Wang y col. La fácil ciclorreversión mecanoquímica de los reticulantes poliméricos mejora la resistencia al desgarro. Ciencia. vol. 380, 23 de junio de 2023, p. 1248. doi: 10.1126/science.adg3229.

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

GJ Lake y AG Thomas. La resistencia 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.

Skyler Ware es miembro de medios de comunicación de la AAAS 2023 de Science News. Ella es un doctorado de quinto año. Estudiante en Caltech, donde estudia reacciones químicas que usan o crean electricidad.

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