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Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han encontrado una nueva forma de desarrollar nanofibras de carbono directamente sobre un sustrato transparente. El crecimiento de dichas capas de nanofibras es importante para su uso en nuevas herramientas de investigación biomédica, células solares, recubrimientos repelentes al agua y otros.

La técnica utiliza una cuadrícula de cromo cargada y se basa en iones para garantizar que las nanofibras sean rectas, en lugar de rizadas – que limita su utilidad.

“Esta es la primera vez, que yo sepa, que alguien ha podido hacer crecer nanofibras de carbono rectas en un sustrato claro,” dice el Dr. Anatoli Melechko, profesor asistente de ciencia de materiales e ingeniería en la Estatal de Carolina del Norte y co-autor de un documento que describe la investigación. “Estas nanofibras pueden ser utilizadas como herramientas de entrega de genes. Y un sustrato transparente permite a los investigadores ver cómo las nanofibras interactúan con las células, y manipular esta interacción”.

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Un nuevo giro en una antigua tecnología dará los científicos y los fabricantes la posibilidad de aumentar significativamente su producción de nanofibras, de acuerdo con investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

Las colecciones de nanofibras, debido a que son porosas y ligeras, son útiles en aplicaciones que van desde la filtración de agua a la regeneración de tejidos y almacenamiento de energía. Pero aunque las nanofibras son relativamente baratas de producir, el método actual de producción – electrohilado con aguja – requiere mucho tiempo.

En electrohilado, una solución líquida de polímero pasa a través de una aguja hipodérmica sostenida en alta tensión. La aguja transfiere carga eléctrica, que transforma la solución en un jet de carga líquido que “gira” en una nanofibra a medida que sale de la aguja. Por desgracia, este método de producción no se presta a procesos de fabricación a gran escala.

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Investigadores estadounidenses y chinos, junto con el profesor de ETH en Zurich Brad Nelson, recientemente publicaron un artículo en la revista científica “Advanced Materials” en que presentan un nuevo método que utiliza una camiseta de algodón ordinario como la materia prima para hacer una tela fuerte y dura pero a la vez flexible.

La Universidad de Carolina del Sur, que encabeza este proyecto dirigido por el profesor Xiaodong Li, sugiere en un comunicado que chalecos antibalas para la policía más cómodos y más ligeros, por ejemplo, podrían fabricarse a partir de este nuevo material.

Esto no es inconcebible según Nelson, profesor de Robótica y Sistemas Inteligentes, que participa en el proyecto de investigación junto con su equipo de ETH de Zurich. Sin embargo, aunque se ha logrado un avance con éxito en el método de fabricación, mucho más trabajo de desarrollo es aún necesario antes de que los materiales antibalas convencionales, tales como el Kevlar, puedan ser reemplazados.

Para crear su nuevo material, los investigadores sumergieron tiras de camisa de algodón en una solución de boro enriquecido con níquel, tras lo cual las piezas de tela se calientan a 1160°C en un horno. A esa temperatura alta y bajo un flujo de argón, se forma un pelaje de nanofibras de carburo de boro en las microfibras de algodón. El carburo de boro es el tercer material más duro conocido a temperatura ambiente, y de hecho es el más duro por encima de 1100°C. Después de que las nanofibras se han formado, las microfibras de algodón se convierten en microfibras de carbono reforzadas con boro. Una gota de material catalizador se sitúa en la punta de cada nanofibra.

A diferencia del carburo de boro sólido, estas fibrillas son extremadamente elásticas y flexibles. Esto se muestra por medio de exámenes sobre nanofibras individuales que Nelson lleva a cabo en su laboratorio, que se especializa en estudios de este tipo. Sin embargo, las nanofibras de carburo de boro muestran la fuerza y la rigidez del carburo de boro sólido. En conjunto el tejido propio sigue siendo ligero y flexible como la camiseta de algodón, pero al mismo tiempo, también es más duro y más rígido a nanoescala.

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