Más duro que el acero, más ligero que el papel: el futuro material para blindajes

Material nanoestructurado supera al acero y al kevlar gracias a geometría microscópica diseñada con precisión

Cuando imaginamos los desafíos tecnológicos del futuro, reactores de fusión capaces de alcanzar temperaturas extremas o naves que viajan por el espacio exterior, surge una pregunta inevitable: ¿con qué materiales construiremos todo eso?

El acero y el kevlar, que durante décadas han sido sinónimos de resistencia, empiezan a quedarse cortos y por eso la respuesta, según un equipo internacional de investigadores, podría estar en un territorio diminuto: la nanoarquitectura.

El futuro se construye átomo a átomo

Un grupo de investigadores formado por el MIT, Caltech y ETH Zürich ha presentado un material que combina dos cualidades que rara vez van de la mano: por un lado una resistencia extraordinaria y por el otro una ligereza casi irreal.

Los primeros ensayos indican que supera al kevlar y al acero, lo que abre la puerta a aplicaciones que van desde ropa de protección hasta recubrimientos para estructuras sometidas a condiciones extremas.

Lo que marca la diferencia es su diseño y es que los investigadores han creado patrones de nanocarbono que, organizados con precisión matemática, forman una especie de cota de malla microscópica.

La estructura resultante adopta la forma de un tetracaidecaedro, un poliedro de catorce caras que ya se había utilizado en espumas diseñadas para absorber energía.

Pero esta vez, al llevar esta geometría al terreno de la nanoescala, el carbono, normalmente quebradizo, se vuelve sorprendentemente flexible.

Para fabricar esta arquitectura diminuta, los científicos han recurrido a una técnica llamada litografía de dos fotones, que utiliza un láser para solidificar una resina fotosensible y construir la estructura capa a capa.

Es, algo así, como una impresión 3D con luz, pero a una escala miles de veces más pequeña que el grosor de un cabello humano.

Una vez creado el material, tocaba comprobar si su resistencia estaba a la altura de la teoría y por eso en los laboratorios de Caltech lo sometieron a un bombardeo supersónico.

El “cañón” era un láser ultrarrápido que atravesaba una lámina de cristal recubierta de oro y micropartículas de óxido de silicio.

Cuando el láser impactaba, generaba un plasma que lanzaba esas partículas a velocidades que iban desde los cuarenta hasta los mil cien metros por segundo.

Para hacerse una idea: la velocidad del sonido ronda los 340 metros por segundo, y una bala de fusil puede viajar entre 600 y 1.000.

Las cámaras de alta velocidad registraron cómo el material absorbía los impactos deformándose y compactándose justo en la zona afectada.

Y aunque las pruebas se realizaron con muestras más finas que un pelo humano, los investigadores aplicaron un marco teórico utilizado para estudiar impactos de meteoritos: el teorema Buckingham II.

Este modelo permite predecir cómo se comporta un material cuando recibe un impacto extremo, combinando variables como la velocidad del proyectil y la resistencia de la superficie.

Los resultados coincidieron con una precisión notable y lo más prometedor es que este enfoque no se limita a un único material, ya que este mismo análisis podría aplicarse a otros nanodiseños avanzados destinados a soportar condiciones extremas.

En un futuro que se imaginaba lleno de reactores de fusión, de viajes espaciales y tecnologías que aún no imaginamos, aparece esta nanoarmadura que podría convertirse en uno de los pilares que lo hagan posible.

Fuente: larazon.es