Estudio revela cómo polímeros se relajan después de proceso estresante

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México, Jul (Notimex).- Los polímeros que componen los materiales sintéticos necesitan tiempo para eliminar el estrés después del procesamiento, de acuerdo con un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Illinois.

Los especialistas detallaron que los polímeros enredados de cadena larga en soluciones se relajan a dos velocidades diferentes, lo que marca un avance en la física fundamental de los polímeros.

Dicho hallazgo proporcionará una mejor comprensión de las propiedades físicas de los materiales poliméricos y una nueva visión crítica de cómo las moléculas de polímero individuales responden a las condiciones de procesamiento de alto estrés.

El estudio, publicado en la página de internet de la universidad, podría ayudar a mejorar la fabricación de materiales sintéticos con aplicaciones en biología, ciencias mecánicas y de materiales, así como física de la materia condensada.

El coautor del estudio, Charles Schroeder, sostuvo que los experimentos de una sola molécula muestran que a los polímeros les gusta mostrar su comportamiento individualista, que ha revelado una dinámica heterogénea sorprendente e inesperada en soluciones de polímeros enredados.

“Un objetivo principal de nuestra investigación es comprender cómo los polímeros individuales, actuando como individuos, trabajan juntos para dar a los materiales propiedades macroscópicas como la viscosidad y la dureza”, aseveró.

Explicó que a través de una técnica llamada microscopía de fluorescencia de molécula única, pueden observar, en tiempo real, cómo las moléculas individuales de polímero se relajan después de estirar, tirar y apretar el proceso de fabricación.

“Imagínese mirar un plato de espagueti cocido y observar el movimiento de un solo fideo mientras se mezcla el cuenco”, ejemplificó.

A su vez, el también coautor del estudio, Yuecheng (Peter) Zhou, señaló que un grupo de polímeros se relajó a través de una única tasa exponencial en descomposición y el otro grupo mostró un proceso de dos fases.

“Esa segunda población sufre una retracción inicial muy rápida seguida de una relajación lenta. La existencia de dos poblaciones moleculares diferentes fue inesperada y no fue predicha por la teoría clásica”, expuso.

Este estudio trabajó con ADN de alto peso molecular porque sirve como un modelo ideal de otros tipos de polímeros orgánicos sintéticos, dijeron los investigadores.

“Elegimos el ADN como nuestro modelo de polímero porque es una molécula muy grande y las cadenas son lo suficientemente grandes como para obtener imágenes en nuestro microscopio. También tienen el mismo peso, lo que nos proporcionó un sistema muy limpio y bien definido para el análisis de datos”, precisó Schroeder.

Los investigadores encontraron que el porcentaje de la subpoblación molecular que exhibe el comportamiento de relajación en dos fases aumenta a medida que crece la concentración global de polímero en las soluciones enredadas.

“No estamos seguros de por qué el modo de relajación monomodo o de retracción rápida parece ser dependiente de la concentración, pero puede tener que ver con una mayor fricción interpolimérica: cuantos más polímeros, mayor es la posibilidad de que interactúen, especialmente fuera de equilibrio”, explicó Zhou.

El investigador añadió que ya trabajan con teóricos en la Universidad de Illinois para explicar mejor los fenómenos de relajación de modo único y de dos modos.

El equipo está entusiasmado de aportar una nueva visión para comprender cómo fluyen los fluidos complejos y cómo se procesan y fabrican, especialmente con polímeros que están sometidos a un estrés intenso, como los fluidos que se utilizan para la impresión 3D.

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