Un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado una película de polímero ligera que podría utilizarse como revestimiento protector en paneles solares, ya que es casi impenetrable para las moléculas de gas.
En condiciones de laboratorio, se descubrió que el polímero de espesor nanométrico repele completamente el nitrógeno, así como otros gases. Esto difiere de los polímeros tradicionales, que permiten el paso de los gases, ya que sus moléculas están unidas de forma laxa, dejando pequeños huecos por los que pueden pasar los gases.
El novedoso material del laboratorio, conocido como 2DPA-1, es un polímero bidimensional que se autoensambla en láminas moleculares mediante enlaces de hidrógeno. Cuenta con un componente básico llamado melamina, que contiene un anillo de átomos de carbono y nitrógeno, que puede expandirse en dos dimensiones y formar discos de tamaño nanométrico.
El 2DPA-1 se diferencia de los polímeros anteriores en que los discos se apilan unos sobre otros, unidos por enlaces de hidrógeno entre las capas, lo que hace que la estructura sea fuerte y estable. El MIT afirma que el polímero es más resistente que el acero, pero tiene solo una sexta parte de su densidad.
La investigación del MIT expuso el 2DPA-1 al helio, el argón, el oxígeno, el metano y el hexafluoruro de azufre, y descubrió que su permeabilidad a esos gases era al menos 1/10 000 menor que la de cualquier otro polímero existente, lo que lo hace casi tan impermeable como el grafeno.
Los científicos han estado trabajando en el desarrollo de un recubrimiento de grafeno como método para proteger las células solares de la corrosión, pero la ampliación de una película de grafeno ha resultado difícil, ya que la película no se puede pintar sobre las superficies. Dado que el polímero 2DPA-1 del MIT se adhiere fácilmente gracias a sus fuertes enlaces de hidrógeno entre los discos en capas, podría resultar una alternativa valiosa.
En el artículo de investigación «A molecularly impermeable polymer from two-dimensional polyaramids» (Un polímero molecularmente impermeable a partir de poliaramidas bidimensionales), disponible en Nature, el equipo de investigación demuestra que una película de 60 nanómetros de espesor podría prolongar la vida útil de un cristal de perovskita en semanas, antes de que la adición de un recubrimiento más grueso pudiera ofrecer una protección más duradera.
«Con un recubrimiento impermeable como este, se podrían proteger infraestructuras como puentes, edificios, vías férreas… básicamente cualquier elemento exterior expuesto a la intemperie», comentó Michael Strano, profesor de Ingeniería Química Carbon P. Dubbs del MIT.
George Schatz, profesor de Química e Ingeniería Química y Biológica de la Universidad Northwestern, que no participó en la investigación, calificó los resultados de «notables».
«Normalmente, los polímeros son razonablemente permeables a los gases, pero las poliaramidas que se describen en este artículo son mucho menos permeables a la mayoría de los gases en condiciones de relevancia industrial», explicó Schatz.
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