El ultraligero ‘Súper-material’ es 10 veces más fuerte que el acero

Un nuevo súper-material esponjoso que podría ser más ligero que el plástico más frágil, es aún diez veces más fuerte que el acero.

El nuevo súper-material se compone de manchas de grafeno (Cristal de carbono en el que los átomos están dispuestos en un plano de forma hexagonal) aplastado y soldadas entre sí, en una vasta red, como telarañas. La estructura esponjosa, que se ve un poco como una criatura del mar psicodélico, es casi completamente hueca; su densidad es sólo un 5 % la de grafeno ordinario, según los investigadores.

El ultraligero 'Súper-material' es 10 veces más fuerte que el acero

El ultraligero ‘Súper-material’ es 10 veces más fuerte que el acero

 

Lo que es más, aunque los investigadores utilizaron grafeno, las propiedades aparentemente mágicas del material no dependen totalmente de los átomos utilizados: El ingrediente secreto es la forma en que esos átomos están alineados, dijeron los científicos.

“Puede reemplazar el material en sí mismo con cualquier cosa,” J. Markus Buehler, un científico de materiales en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en un comunicado. “La geometría es el factor dominante. Es algo que tiene el potencial para transferirse a muchas cosas.”

El grafeno, un material compuesto de láminas en forma de escamas de átomos de carbono, es el material más fuerte en la Tierra (al menos en planos 2D). Sobre el papel, láminas ultradelgadas de grafeno, que son sólo un átomo de grosor, tienen propiedades eléctricas únicas y la fortaleza indomable. Desafortunadamente, estas propiedades no se traducen fácilmente a formas 3D, que se utilizan para construir cosas.

Simulaciones anteriores sugirieron que la orientación del grafeno de una manera específica podría aumentar la fuerza en tres dimensiones. Sin embargo, cuando los investigadores trataron de crear estos materiales en el laboratorio, los resultados eran a menudo cientos o miles de veces más débil de lo previsto, dijeron los investigadores en el comunicado.

Más fuerte que el acero

Para hacer frente a este reto, el equipo le puso manos a lo básico: el análisis de la estructura a nivel atómico. A partir de ahí, los investigadores crearon un modelo matemático que puede predecir con exactitud cómo crear notablemente fuertes super-materiales. Luego, los investigadores utilizaron cantidades precisas de calor y presión para producir las estructuras laberínticas, con curvas resultantes, conocidos como gyroids, los cuales fueron descritos por primera vez, matemáticamente, por un científico de la NASA en 1970.

“En realidad, usando métodos de fabricación convencionales es probablemente imposible”, dijo Buehler.

El ultraligero 'Súper-material' es 10 veces más fuerte que el acero

El ultraligero ‘Súper-material’ es 10 veces más fuerte que el acero

 

La fuerza del material proviene de su enorme proporción de área superficial con respecto al volumen, informaron los investigadores en un estudio publicado el 6 de enero de este año en la revista Science Advances. En la naturaleza, las criaturas marinas como el coral y diatomeas también aprovechan una gran relación de área superficial respecto al volumen, para lograr una resistencia increíble en pequeñas escalas.

“Una vez que hemos creado estas estructuras en 3D, lo que queríamos ver es el límite  ¿Cuál es el material más fuerte posible, que podemos producir?”, coautor del estudio, Zhao Qin, un investigador de ingeniería civil y ambiental en el MIT, dijo en el comunicado.

Los científicos crearon una serie de modelos, ellos construyeron, y luego los sometieron a tensión y compresión. El material más fuerte que los investigadores crearon era tan denso como la bolsa de plástico más ligero, pero más fuerte que el acero.

Un obstáculo para la creación de estos materiales es la falta de capacidad de fabricación industrial para su producción, dijeron los investigadores. Sin embargo, hay maneras de que el material se podría producir a mayor escala, según los científicos

Por ejemplo, las partículas reales podrían ser utilizadas como plantillas que están recubiertas con grafeno, mediante la deposición de vapor químico; la plantilla subyacente podría entonces, ser removida o despegada utilizando productos químicos o técnicas físicas, dejando el grafeno gyroide atrás, según los investigadores.

En el futuro, los puentes enormes podrían ser de hormigón gyroide, lo que sería ultrarresistentes, ligero y aislante contra el calor y el frío debido a todas las bolsas de aire en el material, según los investigadores.

Gabriel Rivadavia
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Gabriel Rivadavia

Titular at GHR Sistemas
Argentino, de profesión Técnico Electrónico especializado en las Telecomunicaciones, con una muy amplia experiencia en el campo de la informática, Redes de datos, Internet, Servidores y los servicios de Internet.
Propietario de la empresa GHR Sistemas desde 1994, ha dado soluciones tecnológicas en hardware, redes y software a un buen número de empresas en la localidad de Luján, Provincia de Buenos Aires, República Argentina y ahora, radicado en La República Oriental del Uruguay, colabora y desarrolla proyectos de soluciones y marketing por Internet.
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