I ricercatori della Hokkaido University hanno sviluppato un idrogel che fa l'esatto contrario di ciò che fanno normalmente i materiali a base di polimeri, come le bottiglie di plastica. Di solito questi materiali si sciolgono o perdono durezza se esposti al calore.
Il nuovo idrogel diventa 1.800 volte più solido quando esposto al calore: potrebbe fornire a motociclisti e automobilisti una protezione dagli incidenti.
Questo idrogel si indurisce quando riscaldato e si ammorbidisce quando viene raffreddato. La scoperta del team, pubblicata sulla rivista Advanced Materials, potrebbe portare alla fabbricazione di incredibili indumenti protettivi per incidenti stradali e sportivi.
Takayuki Nonoyama e Jian Ping Gong dell'Università di Hokkaido e i loro colleghi sono stati ispirati dal modo in cui le proteine rimangono stabili all'interno di organismi che sopravvivono in ambienti con temperature estreme.
Organismi che sopravvivono addirittura al calore di sorgenti termali e sfoghi vulcanici in acque profonde rimangono vivi grazie a interazioni elettrostatiche potenziate come i legami ionici. Il team ha sviluppato un gel poliacrilico economico e atossico basato su questo principio.
Idrogel che diventa indistruttibile al calore
Un gel composto di acido acrilico (PAAc) è stato immerso in una soluzione acquosa di acetato di calcio. Il PAAc da solo agisce come qualsiasi altro materiale a base di polimeri e si ammorbidisce quando riscaldato. Ma quando si aggiunge acetato di calcio, i residui esterni di PAAc interagiscono con le molecole di acetato di calcio, in un modo simile a quello che accade all'interno delle proteine termofile, facendo sì che il PAAc agisca in modo molto diverso.
Il team ha scoperto che quando raggiunge una temperatura critica, in questo caso intorno ai 60° C, il materiale si trasforma rapidamente da un idrogel morbido e trasparente in una plastica rigida e opaca.
Il materiale al calore diventa 1.800 volte più rigido, 80 volte più forte e 20 volte più duro dell'idrogel originale. Il passaggio da morbido a rigido è completamente reversibile al variare della temperatura.
Inoltre, gli scienziati hanno potuto mettere a punto la temperatura di commutazione regolando la concentrazione degli ingredienti.
Hanno quindi dimostrato una possibile applicazione del materiale combinandolo con un tessuto in lana di vetro. Così anche questo tessuto, morbido a temperatura ambiente, se strofinato contro una superficie di asfalto per cinque secondi ad una velocità di 80 km / ora, si indurisce e non subisce alcun danno, salvo poche lievi abrasioni sulla superficie.
Takayuki Nonoyama afferma che "Gli indumenti realizzati con tessuti simili potrebbero essere utilizzati per protezione dagli incidenti stradali o dai traumi sportivi. Il nostro materiale potrebbe anche essere usato come rivestimento per finestre, che assorbirebbe il calore per mantenere gli ambienti interni più freschi".
Il gel polimerico può essere facilmente prodotto con materie prime versatili, economiche e non tossiche che si trovano comunemente nella vita quotidiana.
