Prendendo spunto dall'Universo Marvel, i ricercatori riferiscono di aver sviluppato un materiale polimerico autorigenerante con un occhio all'elettronica e alla robotica morbida in grado di ripararsi da soli. Il materiale è estensibile e trasparente, conduce ioni per generare corrente e potrebbe un giorno aiutare il tuo smartphone rotto a tornare insieme.

I ricercatori presenteranno oggi il loro lavoro al 253° National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS).

"Quando ero giovane, il mio idolo era Wolverine degli X-Men, "Chao Wang, dottorato di ricerca, dice. "Potrebbe salvare il mondo, ma solo perché poteva guarire se stesso. Un materiale di autoguarigione, quando scolpito in due parti, possono tornare insieme come se niente fosse, proprio come la nostra pelle umana. Ho cercato di creare una batteria agli ioni di litio autorigenerante, quindi quando lasci cadere il cellulare, potrebbe risolversi da solo e durare molto più a lungo."

La chiave per l'auto-riparazione è nel legame chimico. Esistono due tipi di legami nei materiali, Wang spiega. Ci sono legami covalenti, che sono forti e non si riformano facilmente una volta rotti; e legami non covalenti, che sono più deboli e più dinamici. Per esempio, i legami idrogeno che collegano le molecole d'acqua tra loro sono non covalenti, rompendosi e riformandosi costantemente per dare origine alle proprietà fluide dell'acqua. "La maggior parte dei polimeri autorigeneranti forma legami idrogeno o coordinazione metallo-ligando, ma questi non sono adatti per conduttori ionici, " dice Wang.

Il team di Wang all'Università della California, lungo il fiume, si è invece rivolto a un diverso tipo di legame non covalente chiamato interazione ione-dipolo, una forza tra ioni carichi e molecole polari. "Le interazioni ione-dipolo non sono mai state utilizzate per progettare un polimero autorigenerante, ma risulta che sono particolarmente adatti per conduttori ionici, " Dice Wang. L'idea progettuale chiave nello sviluppo del materiale è stata quella di utilizzare un polare, polimero estensibile, poli(fluoruro di vinilidene-co-esafluoropropilene), più un cellulare, sale ionico. Le catene polimeriche sono collegate tra loro da interazioni ione-dipolo tra i gruppi polari nel polimero e il sale ionico.

Il materiale risultante potrebbe allungarsi fino a 50 volte la sua dimensione normale. Dopo essere stato diviso in due, il materiale si è ricucito automaticamente completamente in un giorno.

Come prova, i ricercatori hanno generato un "muscolo artificiale" posizionando una membrana non conduttiva tra due strati del conduttore ionico. Il nuovo materiale rispondeva a segnali elettrici, portando movimento a questi muscoli artificiali, così chiamato perché i muscoli biologici si muovono in modo simile in risposta a segnali elettrici (sebbene i materiali di Wang non siano destinati ad applicazioni mediche).

Per il passaggio successivo, i ricercatori stanno lavorando per alterare il polimero per migliorare le proprietà del materiale. Per esempio, stanno testando il materiale in condizioni difficili, come l'elevata umidità. "I precedenti polimeri autorigeneranti non hanno funzionato bene in condizioni di elevata umidità, dice Wang. "L'acqua entra e incasina le cose. Può cambiare le proprietà meccaniche. Attualmente stiamo modificando i legami covalenti all'interno del polimero stesso per preparare questi materiali per le applicazioni del mondo reale".