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Nuevo método para crear hilos de polímeros orgánicos

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid y el instituto IMDEA Nanociencia han logrado procesar polímeros orgánicos con una técnica denominada microfluídica, que permite mezclar distintas disoluciones en conductos con menos de 0,1 mm de diámetro. De esta forma se pueden obtener fibras de material con la forma deseada, con el potencial de incorporarse a dispositivos tecnológicos mediante impresoras 3D.

Ejemplos de distintas formas que se pueden dar a un material polimérico tridimensional usando el sistema de microfluídica. / UAM

Los polímeros orgánicos tradicionales, presentes en una multitud de objetos y materiales, desde envases de plástico a lentes de contacto, están formados por moléculas organizadas en cadenas. De forma distinta, una nueva clase de polímeros orgánicos conocidos como COF (siglas en inglés de covalent organic frameworks), forman redes que se extienden de forma ordenada en 2 o 3 dimensiones.

La microfluídica es una técnica que permite mezclar fluidos en conductos con diámetros menores a 0,1 mm, similar al de un cabello humano

Esta característica les confiere una variedad de propiedades interesantes, como una elevada porosidad y resistencia térmica, a la vez que los hace aún más ligeros que los plásticos tradicionales. Además, a la estructura de los COF es posible añadir fragmentos que proporcionen fluorescencia, conductividad eléctrica o actividad catalítica.

La posibilidad de combinar esta variedad de propiedades en un mismo material hace que se prevea la aplicación de los COF en campos tan variados como el almacenamiento y la separación de gases, la purificación de agua, la catálisis, la electrónica molecular o la utilización tecnológica de energía solar.

Sin embargo, una de las barreras más importantes que hasta el momento ha impedido la utilización de estos prometedores materiales tiene que ver con las técnicas usadas para su preparación. En general, se requiere el uso de altas temperaturas y presiones, así como de tiempos largos para obtener COF estructurados, una condiciones que dificultan el procesado del material y su incorporación al dispositivo donde vaya a realizar su función.

Un chip de microfluidos se ha usado para preparar las fibras poliméricas. / D. Rodríguez-San-Miguel et al.

Ahora, sin embargo, investigadores del departamento de Química Inorgánica de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el instituto IMDEA Nanociencia, en colaboración con el Laboratorio Suizo de Ciencia de Materiales y Tecnología (EMPA), han demostrado la posibilidad de procesar COF usando técnicas de microfluídica.

Un chip para generar microfluidos

La microfluídica es una técnica que permite mezclar flujos de distintas disoluciones en conductos con diámetros menores a 0,1 mm (similar al de un cabello humano). Mediante un chip ‘microfluídico’ se puede obtener un fino hilo del material que puede depositarse dando lugar a las formas que se deseen. De hecho, este es un primer paso hacia la creación de objetos tridimensionales de materiales de diseño tipo COF utilizando tecnología similar a la que se usa en impresoras 3D.

Los investigadores ya habían observado que una familia específica de COF podía ser obtenida en condiciones suaves (temperatura y presión ambiente), con un buen grado de orden estructural y en un tiempo de reacción corto.

Pero el nuevo trabajo, que se publica en Chemical Communications, supone un gran avance en la ingeniería de materiales, ya que es uno de los primeros ejemplos de control sobre la posición y la forma de este tipo de materiales porosos con elevado grado de diseño químico. Además, según sus autores, implica un paso adelante hacia la creación de piezas y componentes de dispositivos que utilicen las propiedades especiales de los COF.

Referencia bibliográfica:

D. Rodríguez-San-Miguel, A. Abrishamkar, J. A. R. Navarro, R. Rodriguez-Trujillo, D. B. Amabilino, R. Mas-Ballesté, F. Zamora, J. Puigmartí-Luis, (2016), "Crystalline fibres of a covalent organic framework through bottom-up microfluidic synthesis". Chem. Commun. DOI: 10.1039/C6CC04013F.

Fuente: Universidad Autónoma de Madrid
Derechos: Creative Commons

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