Nuevos materiales tan ligeros como el aerogel... y 10.000 veces más resistentes

Los nuevos materiales, y sobre todo los nanomateriales, ocupan muchísimos artículos en los últimos años. De hecho, hace un tiempo os hablamos de los 5 materiales futuristas que cambiarán el mundo. Hoy volvemos a la carga con otro de estos materiales con capacidad para revolucionar múltiples industrias. En este caso superaría al aerogel, un material ultraligeno ya conocido, pero con una resistencia 10.000 veces mayor a este.

Nuevos materiales ultraligenos… y ultrarresistentes

metamaterial_estructura

El hallazgo ha corrido a cargo de un equipo de investigadores del MIT y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de EE.UU. Según afirman, este nuevo material sería tan ligero como el aerogel pero 10.000 veces más rigido que este, unas características que lo hacen ideal para su uso en la industria aeroespacial y en nuevos diseños de automóviles.

Actualmente el record de ligereza lo posee el aerografeno, un tipo de aerogel, con una densidad de apenas 0,16 mg/cm3. Este tipo de material se usa en raquetas de aislamiento, control de derrames de petróleo y han llegado a ser usados por la NASA para recoger muestras de la cola de un cometa. Son muy muy ligeros, sí, pero su poca resistencia los hace realmente frágiles ante cualquier presión excesiva, por lo que su uso es limitado y efímero.

Sabiendo esto, los científicos del MIT / LLNL no han creado aerogeles, sino metamateriales. Es decir, hablamos de materiales artificiales con propiedades que no podríamos encontrar en la naturaleza. Su estructura los hace tan ligeros como los comentados aerogeles, pero muchísimo más fuertes, pues sus características provienen de la geometría de su estructura y no de su composición química.

Creación de materiales gracias a técnicas microscópicas

estructura_microscopica

Estos metamateriales han sido posibles gracias a una técnica llamada proyección de micro-esterolitografía. Se trata de una forma de impresión en 3D a nivel microscópico capaz de producir materiales altamente complejos, con capas de microestructuras tridimensionales bien organizadas, pero muy fáciles y rápidas de hacer. Se proyecta un haz de luz ultravioleta sobre polímetos, hidrogeles sensibles, polímeros con memoria de forma, o biomateriales, de forma muy similar a las técnicas usadas para crear microchips, en capas.

En un primer lugar, en la creación del primer prototipo, los investigadores hicieron una plantilla de polímero recubierta con una película de 200 a 500 nanómetros de espesor metálico. Posteriormente, la base del polímero se fundió, dejando atrás el metal en forma de tubos de película delgada.

Basándose en esta misma técnica, para dar lugar al material del que hablamos, los científicos sustituyeron el metal con cerámica de unos 50 nanómetros de espesor, dando lugar a un material similar al aerogel pero extremadamente rígido. El siguiente paso fue la creación de un híbrido entre cerámica y polímero, creando un polímero con nanopartículas de cerámica incrustadas mediante un proceso un poco diferente. Se eliminó el polímero térmicamente para que las partículas de cerámica se densificaran. Cuando se retiró el polímero, el resultado fue la creación de tubos ultraligeros rellenos de cerámica en lugar de huecos.

Según los investigadores este material puede aguantar hasta 160.000 veces su peso gracias a su microestructura, y en su uso práctico puede llegar a ser 100 veces más fuerte que en las versiones experimentales.

Vía | Science.