Crean un material cuatro veces más resistente que el acero

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Si alguna vez Iron Man necesita un traje nuevo, ya tiene una nueva opción gracias a un nuevo material resistente creado por un equipo de investigadores a partir de una estructura de ADN y vidrio sin defectos.

Este sílice nano-arquitectónico de alta resistencia y ligereza es ahora el material más resistente conocido para su densidad dada. Es cinco veces más ligero y cuatro veces más resistente que el acero, según el estudio publicado en Cell Reports Physical Science.

Conseguir que los materiales sean ligeros y resistentes es un eterno tira y afloja. Pero estas propiedades, a menudo mutuamente excluyentes, pueden unirse de forma satisfactoria gracias a una estructura de ADN y vidrio, según el equipo de investigadores.

Y sí, se inspiró, entre otras cosas, en el traje de Iron Man. “Soy un gran fan de las películas de Iron Man, y siempre me he preguntado cómo crear una armadura mejor para Iron Man”, afirma en un comunicado de prensa Oleg Gang, científico especializado en nanomateriales de la Universidad de Columbia. “Debe ser muy ligera para que pueda volar más rápido. Debe ser muy fuerte para protegerle de los ataques de sus enemigos. Nuestro nuevo material es cinco veces más ligero pero cuatro veces más resistente que el acero. Por tanto, nuestras nanoláminas de vidrio serían mucho mejores que cualquier otro material estructural para crear una armadura mejorada para Iron Man”.

Pero, ¿el vidrio? Es cierto que no parece la opción más obvia.

Los investigadores, entre los que se encuentran científicos de la Universidad de Connecticut, la Universidad de Columbia y el Laboratorio Nacional de Brookhaven, afirman que el vidrio -cuando no presenta defectos- constituye una vía ideal para crear un nuevo tipo de material.

El hierro, por ejemplo, puede soportar 7 toneladas de presión por centímetro cuadrado. Sin embargo, un centímetro cúbico de vidrio sin defectos puede soportar 10 toneladas de presión (los científicos afirman que es más del triple de la presión que hizo implosionar el sumergible Titán de Oceangate). Y como el acero pesa 7,8 gramos por centímetro cúbico, la resistencia tiene un precio muy alto.

La reputación del vidrio de romperse con facilidad es en realidad el resultado de cualquier defecto presente en el material: la ausencia de defectos es lo que aporta resistencia a la ligereza. Y para crear un vidrio sin defectos, el equipo de científicos utilizó una muestra de menos de un micrómetro de grosor. Con ese grosor, el vidrio es casi siempre impecable y mucho menos denso que otros metales y cerámicas.

A continuación, el equipo construyó una red de ADN y la recubrió con un material similar al vidrio de sólo unos cientos de átomos de grosor. El recubrimiento de las hebras de ADN dejó espacios vacíos en partes del volumen del material. Este esqueleto de ADN reforzaba la fina e impecable capa de vidrio para darle resistencia, y los espacios vacíos lo hacían más ligero.

El estudio afirma que la coordinación de los elementos de sílice nanodelgados ofrece una “estrategia eficaz para la fabricación de materiales nanoarquitectados con propiedades mecánicas superiores”. Por tanto, el equipo cree que no han hecho más que empezar.

“La capacidad de crear nanomateriales de estructura tridimensional diseñados mediante ADN y mineralizarlos abre enormes oportunidades para la ingeniería de propiedades mecánicas”, afirma Gang. “Pero aún hace falta mucho trabajo de investigación antes de que podamos emplearlo como tecnología”.

El equipo está empleando ahora el mismo diseño de estructura de ADN para seguir desarrollando materiales, pero ha cambiado el vidrio por cerámicas de carburo más resistentes. También experimentarán con distintas estructuras de ADN para ver cuál consigue el material más resistente.

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