El colador inverso: un material que sólo atraviesan los objetos grandes

La física de un colador es sencilla: una rejilla deja pasar los objetos más finos, dejando atrapados los grandes. Ahora, un equipo de la Universidad Estatal de Pensilvania (EE.UU.) le ha dado la vuelta al concepto. Han desarrollado una malla pseudolíquida capaz de retener las partículas pequeñas y ligeras, dejando pasar las más gruesas. Es un nuevo material autorreparanble.

"Los filtros convencionales, como los que se usan para hacer café, permiten el paso de objetos pequeños y mantienen contenidos de mayor tamaño", señala la investigadora Birgitt Boschitsch. Sin embargo, ella y el equipo de investigación desarrollaron exactamente lo contrario, un material líquido estabilizado que filtra objetos más pequeños. Los resultados se han publicado en Science Advances.

El equipo experimentó con líquidos por sus propiedades únicas. "Si pones un dedo en un vaso de agua y lo sacas, la superficie del agua se repara por sí misma", añade Tak-Sing Wong, profesor de ingeniería mecánica y biomédica en la Universidad Estatal de Pensilvania. Esta membrana recién desarrollada hace lo mismo, pero a diferencia de los filtros convencionales, esta no separa los objetos por tamaño. En cambio, responde a la energía cinética o de movimiento de un objeto.

"Normalmente, un objeto más pequeño se asocia con menor energía cinética debido a su masa más pequeña", apunta Wong. "Entonces, el objeto más grande con una energía cinética más alta pasará a través de la membrana, mientras que el objeto más pequeño con menor energía cinética será retenido". Además, la membrana se envuelve alrededor del objeto a medida que pasa, lo que permite que la membrana se autoalinee completamente sobre la parte superior del objeto que pasa a través de ella.

Todo comienza con agua y jabón

En su forma más simple, la membrana se puede crear con agua y una sustancia que estabiliza la superficie entre el líquido y el aire, y tiene una estructura similar a la de una membrana celular biológica. Para crear el prototipo inicial, el equipo usó una simple película de jabón. Los componentes podrían entonces modificarse y optimizarse para distintos usos, tales como mayor robustez mecánica, propiedades antibacterianas o neutralización del olor.

"Podría agregar componentes que hagan que la membrana dure más tiempo o componentes que le permitan bloquear ciertos gases", explica Boschitsch. "Hay infinitos posibles aditivos entre los que elegir para adaptar una membrana a la aplicación de interés". Los investigadores imaginan cualquier cantidad de aplicaciones creativas del mundo real para la membrana. Si los médicos necesitan realizar una cirugía abierta sin una sala de operaciones limpia, una situación potencial en áreas remotas o en campos de batalla militares, este material podría actuar como una película quirúrgica para ayudar a replicar el entorno limpio necesario para operar con seguridad.

Podría actuar como una película quirúrgica para ayudar a replicar el entorno limpio necesario para operar con seguridad.

La membrana no solo podría servir como una barrera de partículas, sino que las propiedades de autorreparación también permitirían el paso de dispositivos médicos, como herramientas quirúrgicas, mientras los contaminantes permanecen fuera. "El filtro de membrana podría evitar que los gérmenes, el polvo o los alérgenos lleguen a una herida abierta, al tiempo que permite que el médico realice la cirugía de forma segura", dijo Wong. "Esta membrana podría hacer esto posible".

La investigación también puede tener un impacto en las regiones en desarrollo donde hay problemas de saneamiento. "Mil millones de personas en el mundo todavía tienen letrinas abiertas por muchas razones, una es que las huelen mal", explicó Boschitsch. "Pero si esto pudiera aplicarse a esos inodoros, podría permitir que los desechos sólidos pasen a través de la membrana, mientras que los gases que causan el olor permanecerán atrapados".