Publicado originalmente 15/04/09
Image courtesy / Francesco Stellacci, MIT, and Nature Nanotechnology
De nuevo la nanotecnología consigue un material que hasta hace sólo unos años hubiese sido un complemento en alguna película de ciencia ficción. Se trata de un papel nanoestructurado, basado en celulosa procedente de la madera, que es más resistente que el hierro fundido y casi tan resistente como el acero.
Este sofisticado papel ha sido desarrollado por investigadores del Real Instituto Tecnológico de Estocolmo y las aplicaciones son múltiples, reforzar el papel convencional, producir cinta adherente ultra-resistente o utilizarse en cirugía para prótesis o dispositivos biocompatibles.
A pesar de su gran resistencia este nanopapel es producido a partir del mismo material biológico que el convencional: celulosa, el principal componente estructural de las células vegetales y el compuesto orgánico más abundante en la Naturaleza (aproximadamente el 50% de madera está compuesta por celulosa). Las cadenas de celulosa se unen unas a otras para producir fibras de unos 20 nanómetros de diámetro, unas 5000 veces más finas que un cabello humano.
El secreto radica en el proceso desarrollado por estos investigadores, cuidando la extracción para que conserve sus propiedades mediante enzimas que descomponen la pulpa de madera y luego se fragmenta mecánicamente obteniendo una suspensión acuosa de fibras de celulosa sin dañar. Una vez eliminada el agua, las fibras se pueden unir unas a otras para formar una malla o red gracias a puentes de hidrógeno formando este "nanopapel".
Las pruebas de resistencia mecánica son sorprendentes, resistiendo 214 Megapascales (MPa), más fuerte que el hierro fundido (130 MPa) y casi tan resistente como el acero estructural (250 MPa). Comparándolo con el papel normal, cuya resistencia a la tensión es de 1 MPa, el resultado es sorprendente.
El secreto de esta resistencia no solamente reside en las fibras de celulosa si dañar, sino también en su disposición en forma de red. Esto es básico para que no resbalen las unas con las otras, como pasa en la naturaleza, y pierdan la fuerza que las une disminuyendo mucho la resistencia del conjunto.
Lars Berglund, uno de los investigadores que lleva adelante el proyecto agrego enzimas a la pulpa del papel estándar para así poder obtener partículas más delgadas (cerca de una milésima del tamaño original).
Este proceso se termino de completar filtrando la mezcla cuyo resultado fue un gel que fue expandido en una prensa en donde se crearon láminas de nanopapel.
De esta manera las fibras se pueden mantener unidas, formando redes resistentes como en su estado natural.
La estructura del nanopapel es muy parecida a la del Kevlar, pero a diferencia del material del que están elaborados los chalecos antibalas, el nanopapel se puede elaborar a partir de materiales renovables a temperaturas y presiones relativamente bajas.
La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros.
Nano- es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto, de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.
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