Los hidrogeles son materiales blandos y flexibles que se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde las lentes de contacto hasta la gelatina. Pero todos comparten una estructura común: una enmarañada red de cadenas poliméricas empapadas en agua. Ahora, los investigadores han desarrollado una nueva versión de un «ionogel», un material similar a los hidrogeles que es más resistente y podría encontrar incluso más usos, entre ellos, baterías más duraderas.

En lugar de agua, los polímeros de un ionogel contienen un líquido iónico. Ese líquido está formado por iones con carga positiva y negativa, igual que la sal de mesa. Pero los líquidos iónicos no forman sólidos cristalinos a temperatura ambiente. Aun así, los enlaces fuertes entre los iones aseguran que el líquido no se evapora como el agua. Y gracias, en parte, al poder adhesivo de los iones, los polímeros empapados en un líquido iónico pueden ser más resistentes que los de los hidrogeles.

Michael Dickey, ingeniero químico de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, y sus colaboradores han ideado un nuevo método para crear ionogeles con unas propiedades mecánicas que él describe como «las mejores de su clase [de materiales]». Son más difíciles de romper que el cartílago o el caucho, pero se mantienen suaves y elásticos. (Según Dickey, un cierto tipo de ionogel puede estirarse hasta siete veces su longitud, más del doble que una banda elástica.) Los ionogeles que han desarrollado su equipo conducen la electricidad y se mantienen estables aunque varíe la temperatura. Y si se les aplica calor, pueden autorreparar un corte o desgarro. El nuevo material se describe en un estudio publicado en Materiales de la naturaleza.

«Estos ionogeles transparentes son muy resistentes desde el punto de vista mecánico y se distinguen por lo fácil que son de preparar», señala Xuanhe Zhao, ingeniero mecánico del Instituto de Tecnología de Massachusetts que revisó el estudio, pero no participó directamente en el trabajo. Otros investigadores han desarrollado sus propios ionogeles, pero su fabricación suele implicar varios pasos o reacciones químicas complejas. Dickey y sus colaboradores simplemente añadieron los componentes básicos (o monómeros) de dos tipos diferentes de polímeros a un líquido iónico y luego iluminaron la mezcla para conseguir que los monómeros se unieran en cadenas de polímeros. «En este caso, uno más uno es igual a 100», afirma Dickey. «Tomamos dos materiales que, por sí mismos, son comunes; pero los ponemos en ese nuevo entorno, y obtenemos algo especialmente resistente.»

Los ionogeles elaborados con el nuevo método podrían tener muchas aplicaciones. Su dureza y elasticidad se adaptarán en buenos candidatos para amortiguar accidentes automovilísticos o explosiones. Los ionogeles se solidifican al exponerlos a la luz, por lo que se podría usar una formulación para imprimir en 3D objetos dificiles de mameluco. Y, dado que sus iones pueden transportar carga eléctrica, podrían utilizarse en baterías recargables, con la ventaja de que resistirían la degradación mejor que los electrolitos líquidos que se utilizan en la actualidad.

Esas son solo algunas posibilidades, asegura Dickey. «Cuando tienes un material tan fácil de fabricar y con unas propiedades tan buenas», concluye, «seguramente dará lugar a aplicaciones que van más allá de mi imaginación».

sophie bushwick

Referencia: «Ionogeles resistentes y estirables mediante separación de fases in situ», Meixiang Wang et al. es Materiales de la naturaleza, vol. 21, págs. 359-365, marzo de 2022.