19/11/2011 - Científicos muestran el material sólido más ligero del mundo

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El desarrollo de nuevos materiales es una línea de trabajo que suele estar muy vinculada a la nanotecnología y persigue la obtención de materiales mucho más ligeros, resistentes o ambas cosas. Estos materiales podrían abrir la puerta a la construcción de vehículos más ligeros y aerodinámicos (menor consumo) además de ser mucho más seguros (gracias a su robustez), objetivos que se han materializado en la presentación de un nuevo material que presume ser el más ligero del mundo (con una densidad que lo hace 100 veces más ligero que la espuma de poliestireno).

La investigación ha sido financiada por DARPA y ejecutada por la Universidad de California Irvine, el Caltech y HRL Laboratories ha obtenido como resultado un material basado en pequeños tubos metálicos, concretamente tubos de níquel-fósforo con paredes de 100 nanómetros, dispuestos en una red de micro, es decir, un patrón en el que los tubos se cruzan en diagonal dejando un pequeño espacio entre éstos. Gracias a esta estructura, el material desarrollado presenta una densidad de 0,9 mg/cm3, es decir, menor que el material catalogado como el más ligero (el aero-gel de sílice que presenta una densidad de 1,0 mg/cm3).

¿Y cómo es posible que el material sea tan ligero? Básicamente, la estructura formada por los cruces entre los tubos forma una especie de celosía en la que el 99,99% de la estructura es aire (entre los tubos y los huecos formados en los cruces de la malla de tubos) y tan sólo un 0,01% es material sólido, por tanto, gracias a esta estructura tan peculiar, los investigadores han podido comprobar que la estructura absorbe extraordinariamente bien la energía por lo que podría ser la base de una nueva generación de baterías y de amortiguadores.

    El truco consiste en fabricar un entramado de tubos huecos interconectados con un espesor de pared hasta mil veces más fino que un cabello humano. […] Los edificios como la Torre Eiffel o el puente Golden Gate son muy ligeros y eficientes en peso gracias a su arquitectura.

Para estudiar la resistencia del mateiral, el equipo de investigación sometió a estrés mecánico la estructura y la comprimió hasta alcanzar la mita de su grosos. Tras retirar la carga del material, éste se recuperó hasta alcanzar un 98% de su altura original, recuperando su forma aunque fue perdiendo rigidez y fuerza tras sucesivas pruebas aunque sin presentar demasiada diferencia con respecto al material intacto.

    Los materiales, de hecho, se vuelven mucho más fuertes conforme vamos reduciéndolos hasta llegar a una escala nanométrica

Aún es pronto para pensar en un desarrollo comercial pero, aún así, gracias a las propiedades de absorción de energía y su elasticidad, los científicos que han participado en el desarrollo de este material apuntan a que podría ser utilizado como aislante térmico y acústico (para amortiguar el sonido o vibraciones), así como para electrodos de baterías y para absorber la energía provocada en un impacto.

Imagen: Dan Little, HRL Laboratories LLC

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