Polímeros con módulo de Young
Así, los elastómeros tienen un módulo de Young bajo y un alargamiento a la rotura muy alto en comparación con otros polímeros. El término elastómero se utiliza a menudo indistintamente con el término caucho, aunque se prefiere este último para referirse a los cauchos vulcanizados.
Los elastómeros pueden clasificarse en tres grandes grupos: elastómeros de dieno, de no-dieno y termoplásticos. Los elastómeros de dieno se polimerizan a partir de monómeros que contienen dos dobles enlaces secuenciales. Ejemplos típicos son el poliisopreno, el polibutadieno y el policloropreno.
Los elastómeros no diénicos incluyen el caucho butílico (poliisobutileno), los polisiloxanos (caucho de silicona), el poliuretano (spandex) y los fluoroelastómeros. Los elastómeros que no son de dieno no tienen dobles enlaces en su estructura, por lo que la reticulación requiere otros métodos distintos a la vulcanización, como la adición de monómeros trifuncionales (polímeros de condensación), o
Los uretanos son termoplásticos y contienen unidades de repetición rígidas (duras) y blandas (gomosas). Cuando se enfrían desde el estado de fusión hasta una temperatura inferior a la de transición vítrea, los bloques duros se separan en fase para formar dominios rígidos que actúan como enlaces físicos para los bloques elastoméricos.
Propiedades mecánicas de los polímeros
La ciencia de los polímeros ha hecho posibles los neumáticos de caucho, el teflón y el kevlar, las botellas de agua de plástico y las chaquetas de nailon, entre otros muchos elementos omnipresentes en la vida cotidiana. Los polímeros elásticos, conocidos como elastómeros, pueden estirarse y soltarse repetidamente y se utilizan en aplicaciones como guantes y válvulas cardíacas, donde deben durar mucho tiempo sin romperse. Pero los científicos especializados en polímeros llevan mucho tiempo sin resolver un problema: Los polímeros elásticos pueden ser rígidos o resistentes, pero no pueden ser ambas cosas.
Este conflicto entre rigidez y dureza es un reto para los científicos que desarrollan polímeros que podrían utilizarse en aplicaciones como la regeneración de tejidos, los bioadhesivos, la bioimpresión, la electrónica portátil y los robots blandos.
“Además de desarrollar polímeros para aplicaciones emergentes, los científicos se enfrentan a un reto urgente: la contaminación por plásticos”, afirma Zhigang Suo, catedrático de Mecánica y Materiales Allen E. y Marilyn M. Puckett, autor principal del estudio. “El desarrollo de los polímeros biodegradables nos ha devuelto a las preguntas fundamentales: ¿por qué algunos polímeros son resistentes y otros frágiles? ¿Cómo podemos hacer que los polímeros resistan el desgarro bajo un estiramiento repetido?”
Módulo de Youngs del cobre
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Un elastómero es un polímero con viscoelasticidad (es decir, tanto viscosidad como elasticidad) y con fuerzas intermoleculares débiles, generalmente un módulo de Young bajo y una tensión de rotura elevada en comparación con otros materiales.[1] El término, un portmanteau de polímero elástico,[2] se utiliza a menudo indistintamente con el de caucho, aunque se prefiere este último para referirse a los vulcanizados.[3] Cada uno de los monómeros que se enlazan para formar el polímero suele ser un compuesto de varios elementos entre carbono, hidrógeno, oxígeno y silicio. Los elastómeros son polímeros amorfos que se mantienen por encima de su temperatura de transición vítrea, por lo que es posible una considerable reconformación molecular, sin ruptura de enlaces covalentes. A temperatura ambiente, estos cauchos son, por tanto, relativamente flexibles (E ≈ 3 MPa) y deformables. Sus principales usos son las juntas, los adhesivos y las piezas flexibles moldeadas. Los ámbitos de aplicación de los distintos tipos de caucho son múltiples y abarcan segmentos tan diversos como los neumáticos, las suelas de los zapatos y los elementos de amortiguación y aislamiento. La importancia de estos cauchos puede juzgarse por el hecho de que se prevé que los ingresos mundiales aumenten hasta los 56.000 millones de dólares en 2020[4][5].
Módulo de Young
Los investigadores de los laboratorios de Christopher Bates, profesor adjunto de materiales de la Universidad de Santa Bárbara, y de Michael Chabinyc, profesor de materiales y director del departamento, se han unido para desarrollar el primer elastómero imprimible en 3D. El nuevo material da lugar a objetos impresos con una suavidad y unas propiedades mecánicas inusuales que se asemejan mucho a las del tejido humano.
Los elastómeros convencionales, es decir, los cauchos, son más rígidos que muchos tejidos biológicos. Esto se debe al tamaño y la forma de los polímeros que los componen, que son moléculas largas y lineales que se enredan fácilmente como espaguetis cocidos. En cambio, los polímeros “bottlebrush” tienen polímeros adicionales unidos a la espina dorsal lineal, lo que da lugar a una estructura más parecida a la de un cepillo de botellas que podría encontrar en su cocina. La estructura del polímero “bottlebrush” confiere la capacidad de formar elastómeros extremadamente suaves.
La capacidad de imprimir elastómeros en 3-D permite aprovechar estas propiedades mecánicas únicas en aplicaciones que requieren un control cuidadoso de las dimensiones de los objetos, desde el tejido biomimético hasta los dispositivos electrónicos de alta sensibilidad, como las almohadillas táctiles, los sensores y los actuadores.