Crean un nuevo material elástico impermeable a los gases

Crear un material que fuera a la vez elástico e impermeable parecía hasta ahora una quimera.

Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una técnica que utiliza metal líquido para crear un material elástico que es impermeable tanto a los gases como a los líquidos. Las aplicaciones del material incluyen el uso como empaque para tecnologías de alto valor que requieren protección contra gases, como las baterías flexibles.

"Este es un paso importante porque durante mucho tiempo ha habido un equilibrio entre la elasticidad y la impermeabilidad a los gases", dice Michael Dickey, coautor del trabajo que se publica este jueves en la revista Science.

“Básicamente, las cosas que eran buenas para mantener los gases afuera tendían a ser duras y rígidas. Y las cosas que ofrecían elasticidad permitían que los gases se filtraran”, apunta. “Se nos ocurrió algo que ofrece la elasticidad deseada al mismo tiempo que evita la entrada de gases”.

Un material de galio e indio

La nueva técnica utiliza una aleación eutéctica de galio e indio (EGaIn). Eutéctico significa que la aleación tiene un punto de fusión más bajo que sus partes constituyentes. En este caso, el EGaIn es líquido a temperatura ambiente. Los investigadores crearon una película delgada de EGaIn y la encerraron en un polímero elástico. La superficie interior del polímero estaba tachonada con perlas de vidrio a microescala, lo que evitaba que se acumulara la película líquida de EGaIn. El resultado final es esencialmente una bolsa o funda elástica forrada con metal líquido, que no permite la entrada o salida de gases o líquidos.

El resultado es una funda elástica forrada con metal líquido, que no permite la entrada o salida de gases o líquidos.

Los investigadores probaron la eficacia del nuevo material evaluando hasta qué punto permitía que los contenidos líquidos se evaporaran, así como hasta qué punto permitía que el oxígeno se filtrara fuera de un recipiente sellado hecho con el material. “Descubrimos que no había una pérdida medible de líquido u oxígeno para el nuevo material", asegura Tao Deng, coautor e investigador de la Universidad Jiao Tong de Shanghai.

Objetivo: reducir costes

Los investigadores también son conscientes de los costos asociados con la fabricación del nuevo material. “Los metales líquidos en sí mismos son bastante caros”, reconoce Deng. “Sin embargo, somos optimistas de que podemos optimizar la técnica, por ejemplo, haciendo que la película de EGaIn sea más delgada, para reducir el costo. Por el momento, un solo paquete costaría unos pocos dólares, pero no intentamos optimizar el coste, por lo que hay un camino a seguir para reducir los costes”.

Actualmente, los investigadores están explorando opciones de prueba para determinar si el material es en realidad una barrera aún más efectiva de lo que han podido mostrar hasta ahora. “Básicamente, llegamos al límite del equipo de prueba que teníamos disponible”, dice Dickey. “También estamos buscando socios de la industria para explorar aplicaciones potenciales para este trabajo. Las baterías flexibles para usar con componentes electrónicos blandos son una aplicación obvia, pero otros dispositivos que usan líquidos o son sensibles al oxígeno se beneficiarán de esta tecnología”.

Referencia: Liquid metal-based soft, hermetic, and wireless-communicable seals for stretchable systems (Science) DOI 10.1126/science.ade7341