Nueva gama de materiales que cambian de color con la tensión mecánica

Imagine que estira un trozo de película para que le aparezca en ella un mensaje oculto. O que el color que, de entre varios posibles de un código de colores, exhibe un brazalete que se ha colocado, indica el valor de una medición de su masa muscular. O que el traje de baño que lleva puesto cambia de tonalidad al dar usted vueltas en el agua. Esta gama de materiales camaleónicos que cambian de color podría llegar al mercado en un futuro no muy lejano, gracias a una técnica fotográfica del siglo XIX que ha sido resucitada y reciclada por unos ingenieros.

Aplicando los principios de esa vieja técnica a materiales holográficos modernos, el equipo de Benjamin Miller, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha impreso imágenes a gran escala en materiales elásticos que al estirarse pueden transformar su color, reflejando diferentes longitudes de onda a medida que el material se tensa.

Los investigadores produjeron películas elásticas impresas con detallados ramos de flores que pasan de tonos cálidos a más fríos cuando se estiran las películas. También imprimieron películas que revelan la huella de objetos como una fresa, una moneda y un dedo, con todo lujo de detalles. De hecho, de este último puede verse la huella dactilar.

Esta nueva técnica de fabricación es la primera de su tipo capaz de producir objetos a gran escala y muy detallados con una superficie que exhibe "colores estructurales", es decir, colores que surgen como consecuencia de la estructura microscópica de un material, en vez de por aditivos químicos o tintes.

En las pruebas, el equipo logró producir imágenes grandes y detalladas.

El equipo descubrió que el color de la película es muy sensible a la tensión. Después de producir una película completamente roja, la adhirieron a un soporte de silicona que variaba en grosor. En los lugares donde el soporte era más fino, la película seguía siendo roja, mientras que las secciones más gruesas la tensaban, haciendo que se volviera azul.

Asimismo, comprobaron que al presionar varios objetos sobre muestras de película roja se producían huellas verdes detalladas, causadas, por ejemplo, por las semillas de una fresa y las arrugas de una huella dactilar.

Los investigadores del MIT han desarrollado una técnica de fabricación capaz de operar a gran escala que da colores estructurales a los materiales. Los colores estructurales surgen como consecuencia de la estructura microscópica de un material, en vez de provenir de aditivos químicos o tintes. Aquí, el relieve de un centavo se traduce en una vistosa combinación de tonos rojizos y verdosos al ser presionado contra una lámina del nuevo material desarrollado en el MIT (izquierda). Los colores del material pueden servir para confeccionar un mapa de tensiones de compresión (derecha). (Imágenes: equipo de investigación, con modificaciones de MIT News. CC BY-NC-ND 3.0)

Las películas también pueden mantener ocultas imágenes, mostrándolas solo cuando la tensión mecánica aplicada es la correcta. En condiciones normales, la imagen oculta (por ejemplo un texto) emite luz en una longitud de onda invisible para el ojo humano, concretamente un poco más larga que la luz roja, de modo que está en la banda del infrarrojo. Cuando el material se estira, esta imagen pasa de infrarroja a roja, volviéndose visible.

Otra buena cualidad de los nuevos materiales que cambian de color es que se integran fácilmente en tejidos textiles, con lo que podrán formar parte de prendas de vestir.

El equipo también está explorando aplicaciones como por ejemplo vendajes que cambien de color para alertar sobre un cambio de presión sobre la herida que tapan. De este modo, el vendaje puede informar en tiempo real y de manera constante sobre qué presión reciben heridas como las producidas por úlceras venosas o por ciertos trastornos linfáticos.

Miller y sus colegas exponen los detalles técnicos de su avance en la revista académica Nature Materials, bajo el título "Scalable optical manufacture of dynamic structural colour in stretchable materials". (Fuente: NCYT de Amazings)