Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un polímero flexible capaz de modificar de forma rápida y reversible su conductividad térmica simplemente al estirarse. El avance podría permitir la disipación de calor bajo demanda en productos electrónicos, tejidos técnicos e incluso en aplicaciones para edificios.
El estudio, publicado en la revista Advanced Materials, demuestra que una fibra fabricada con un copolímero de bloque de olefina (OBC), un material comercial común, puede más que duplicar su capacidad para transportar calor cuando se somete a tensión mecánica. Al recuperar su forma original, el material vuelve a presentar una conductividad térmica baja, similar a la de los plásticos convencionales.
Un cambio térmico
En la mayoría de los materiales, la capacidad para conducir el calor es una propiedad fija que solo puede modificarse mediante cambios en su composición o estructura permanente. Sin embargo, en este caso, el incremento de la conductividad se produce en apenas 0,22 segundos tras aplicar el estiramiento, lo que supone la conmutación térmica más rápida observada hasta ahora en un material de estas características. Además, el proceso es reversible y puede repetirse durante miles de ciclos sin degradación significativa.
El comportamiento se explica por la microestructura del polímero. En estado relajado, el OBC presenta una configuración mayoritariamente amorfa, con cadenas moleculares desordenadas que dificultan el flujo del calor. Cuando el material se estira, parte de esas cadenas se alinean temporalmente, creando vías más eficientes para la transferencia térmica. Al liberar la tensión, las cadenas vuelven a enredarse, reduciendo de nuevo la conductividad. A diferencia de otros polímeros como el polietileno, en los que la reorganización estructural puede implicar un cambio permanente hacia una fase cristalina, en este caso el material permanece esencialmente amorfo, lo que permite la reversibilidad del proceso.
El hallazgo surgió mientras el equipo investigaba alternativas más sostenibles al spandex, un tejido sintético derivado del petróleo y difícil de reciclar. Durante los ensayos mecánicos realizados con el OBC, los investigadores detectaron que su comportamiento térmico variaba de forma inesperada al estirarlo y relajarlo, lo que llevó a un análisis más detallado mediante técnicas como rayos X y espectroscopia Raman.
Aplicaciones potenciales
Las posibles aplicaciones del material son amplias. En el ámbito textil, podrían desarrollarse prendas capaces de disipar el calor corporal cuando el tejido se estire, mejorando el confort térmico. En electrónica, fibras con estas propiedades podrían integrarse en ordenadores portátiles y otros dispositivos para gestionar picos de temperatura y reducir el riesgo de sobrecalentamiento. Asimismo, en el sector de la edificación, materiales con conductividad térmica adaptable podrían contribuir a sistemas constructivos más eficientes y dinámicos.
La investigación contó con el apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos, la oficina de Investigación Naval Global, el Tecnológico de Monterrey y distintos programas de becas y centros de investigación vinculados al MIT. Los científicos trabajan ahora en optimizar la estructura del polímero y en diseñar nuevos materiales que amplifiquen aún más este efecto de conmutación térmica.