La nueva cerámica que jubilará al metal: fuerte y flexible para producir motores más eficientes

Desde hace un tiempo, la tecnología y ciencia están avanzando de la mano en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades específicas que prometen dar el siguiente paso en diferentes industrias. En España son conocidos proyectos como el material que convierte en un panel solar ultraeficiente cualquier superficie o el plástico que jubilará al acero siendo más fuerte, ligero y fácil de reciclar. Ahora es el metal quien podría tener los días contados, ya que unos científicos han conseguido crear una cerámica fuerte y flexible que mejoraría el rendimiento de los motores.

Unos investigadores chinos han logrado crear la primera sustancia cerámica del mundo que puede doblarse como el metal. Una tecnología que "podría aportar revoluciones tecnológicas a muchas industrias", como afirma en un comunicado Chen Kexin, científico de materiales que dirigió la investigación y profesor de ingeniería y ciencias de los materiales de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NSFC). Por ejemplo, este avance serviría para aumentar el rendimiento de los motores y para mejorar las prótesis articulares.

Antes de este descubrimiento, se creía que la flexibilidad y la resistencia eran cualidades opuestas de la cerámica; y que la mejora de una de ellas significaba un empeoramiento de la otra. Sin embargo, los científicos, liderados por el profesor Chen, aseguran que su nuevo material tiene la dureza de la cerámica y la flexibilidad del metal, siendo la primera vez que consiguen que sea fuerte y más ligero, mejorando ambos al mismo tiempo.

Mejores motores

El 27 de octubre de 2022, Chen y sus colaboradores de la Universidad de Tsinghua en Pekín (China) publicaron los resultados de este proyecto en la revista Science. "Desde que comencé mi carrera hace 30 años se ha investigado sobre la plasticidad de la cerámica en todo el mundo. Se puede decir que hoy finalmente hemos logrado un gran avance en este tema", señala el autor.

Un descubrimiento que podría conducir a materiales más livianos y más fuertes que "incluso las mejores aleaciones de metal de la actualidad". Es algo en lo que también están trabajando empresas como Corning, la fabricante de los cristales con protección Gorilla Glass de los móviles para que sean más resistentes.

Láminas de cerámica flexible de Corning Corning Omicrono

Los investigadores chinos utilizaron nitruro de silicio para fabricar nanopilares que contenían dos tipos de estructuras cristalinas diferentes. Cuando se ejerce una fuerza exterior sobre una de ellas, ésta puede transformarse en la otra, lo que permite que el material se doble antes de volver a su forma original.

Sus creadores aseguran que este prometedor material podría ser especialmente útil en la construcción de motores aeronáuticos. Esto se debe principalmente a que los materiales cerámicos son fuertes, duraderos, ligeros y resistentes al calor. Por tanto, los motores fabricados con cerámica flexible podrían funcionar a temperaturas mucho más altas que aquellos de aleación tradicional y con una eficiencia de combustible también mayor.

[El ingenioso material que repara los arañazos del coche con sólo dejarlo 30 minutos bajo el sol]

No sólo eso, sino que los motores fabricados con este nuevo material también serían más ligeros y, por tanto, podrían moverse mucho más rápido; ya que la reducción de su peso aliviaría la tensión sobre otros componentes. Los científicos aseguran que esta cerámica dura y flexible también podría utilizarse en motores de automóviles.

En su estudio, señalan que debido a su capacidad para aguantar el calor, un motor cerámico podría tener un depósito de refrigerante más pequeño. Además, las temperaturas de combustión más altas de este tipo de motor podrían producir más empuje y menos contaminación.

Prótesis y aerogeneradores

Las aplicaciones de este material van también más allá. La cerámica de nitruro de silicio es liviana, biocompatible y antibacteriana, lo que le convierte en una potencial alternativa al metal en las prótesis articulares. La mayoría, fabricadas en metal, deben reemplazarse cada diez años, lo que resulta un proceso costoso y doloroso para los pacientes. "Si se fabrican en cerámica, pueden durar toda la vida tras su implantación", explica Chen Kexin.

También señala que este nuevo material se podría utilizar para fabricar cojinetes, una parte esencial de los aerogeneradores que conecta el generador con las aspas del ventilador. En la actualidad, estas piezas de las turbinas eólicas deben ser capaces de soportar toneladas de presión durante el funcionamiento y su durabilidad determina la vida útil de todo el sistema.

Aerogenerador de GE Wind Energy. GE Wind Energy

"Nuestra cerámica flexible de nitruro de silicio podría usarse para fabricar cojinetes que duren más, lo que reduciría el coste medio de la energía eólica", afirma el profesor. Los científicos aseguran que, basándose en sus experimentos, es totalmente posible producir esta nueva cerámica flexible a gran escala y a un menor coste.

Aunque el proyecto augura un futuro prometedor para este material y una revolución en diferentes industrias, Chen Kexin y su equipo continuarán "mejorando este material sobre la base de nuestro trabajo actual. Una vez que se abre una puerta, hay un amplio mundo detrás". 

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