Próxima generación: Arrugas reguladas
Dispositivo: La piel de tiburón y las pasas ayudaron a inspirar a los investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts a crear arrugas minúsculas con patrones precisos, con posibles aplicaciones que van desde dispositivos médicos hasta realce de la luz. tecnología en fotovoltaica.
El proyecto comenzó como una forma de diseñar “anti-fouling” materiales: superficies que inhibirían la formación de biopelículas bacterianas, conocidas como «bioincrustaciones». Es bien sabido que las superficies con «topología», como las proyecciones en forma de dientes en la piel de tiburón, pueden prevenir la bioincrustación, explicó Mary Boyce, jefa del departamento de ingeniería mecánica del MIT, quien dirigió la investigación. Pero en lugar de simplemente grabar patrones en una superficie, Boyce y sus colegas querían un material que tuviera automáticamente esta característica antiincrustante.
Entra la pasa. Las pasas están arrugadas porque la piel exterior no puede encogerse lo suficiente para acomodar su centro recién reducido, que se contrae como resultado de la pérdida de agua por evaporación. Boyce y su postdoctorado Jie Yin usaron dos capas de diferentes propiedades elásticas para obtener un efecto similar…
Primero, se estira una capa flexible de polidimetilsiloxano (PDMS), luego se cubre con una película delgada de una capa más rígida. polímero. Cuando se libera la tensión en el PDMS, se encoge, pero la capa superior de polímero no puede, por lo que se arruga, explicó Yin en un correo electrónico. Al liberar la tensión primero en una dirección, luego en una segunda dirección, en lugar de todo a la vez, Yin forma arrugas en un patrón de zigzag limpio.
Novedades: Este patrón de zigzag es la clave, explicó Michelle Khine, profesora de ingeniería biomédica en la Universidad de California, Irvine, que no participó en la investigación. Este grupo ha descubierto cómo hacer arrugas bien ordenadas a través de un enfoque elegante y muy simple, dijo Khine. Esto es un gran problema porque las arrugas normalmente no se controlan bien… Es más fácil hacer cosas con cosas ordenadas y predecibles.
Importancia: El estudio puede haber comenzado con un objetivo específicoprevenir la bioincrustaciónpero resulta que las microarrugas estampadas de Boyce y Yin tienen muchas aplicaciones potenciales. El uso de materiales antiincrustantes en dispositivos médicos implantables como stents y catéteres puede ayudar a prevenir infecciones en pacientes hospitalizados. Otras posibilidades incluyen dispositivos fotovoltaicos, que están diseñados para capturar energía de la luz solar. Diferentes patrones de arrugas podrían transmitir y reflejar la luz de manera diferente, lo que hace que la tecnología sea más eficiente. Boyce también predice que se pueden usar arrugas similares para mejorar la tecnología LED al rodear el diodo con una superficie reflectante para dar una salida más brillante. Además, la textura se puede usar para controlar si una superficie repele el agua, como las plumas de los pájaros, una aplicación en demanda de telas resistentes al agua.
Necesita mejorar: El método todavía necesita ajustes optimizarlo para diferentes aplicaciones, pero Boyce y Yin son optimistas. Cambiar el tipo de polímero utilizado en la capa superior, además de su grosor y la tensión utilizada, puede ayudar a alterar el ángulo de zigzag, la altura de las arrugas y el espacio entre ellas, e incluso reducirlas de microescala a nano-escala, dijo Yin.
Khine, a quien le gustaría ver estrategias para patrones que no sean el zigzag básico, dijo que será interesante ver hasta dónde puede llegar este enfoque.
J. Yin, et al., Orden determinista en microtopologías de superficie a través de arrugas secuenciales, Advanced Materials, 2012.
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