Cinco nuevos materiales del posible futuro inmediato

La ciencia de los materiales es una de las que más avances está produciendo y su aplicación es prácticamente inmediata. Quizá sus descubrimientos no salgan en portada de los periódicos, pero el impacto de esta disciplina en nuestras vidas es significativo aunque cada descubrimiento no sea muy visible: continuamente produciendo nuevos materiales con sorprendentes propiedades o mejorando los conocidos desde hace siglos, el producto de estas investigaciones pasa a ser objeto de uso corriente por parte de todos, casi sin que nos demos cuenta. Quizá pronto veamos aplicaciones en nuestras vidas de estas cinco recientes invenciones.

Superficie anti-hielo

Eliminar la escarcha de un congelador consume mucha energía, de modo que evitar que se forme el hielo en las superficies de su interior no sólo es bueno para el consumidor, sino también para el medio ambiente. Este es uno de los motivos por los que científicos de materiales andan detrás de nuevos compuestos con estructuras microscópicas que no permitan la adhesión del agua y otras substancias. Un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard ha creado un nuevo material inspirándose en un tipo de planta insectívora cuya trampa es tan lisa que hace que las hormigas resbalen.

Este nuevo material posee una superficie nanoestructurada a la que se adhiere un lubricante especial que forma una superficie perfectamente lisa, mucho más de lo que cualquier sólido podría serlo, y sobre la que el hielo no se deposita. Además, en caso de que se arañe la superficie, el líquido lubricante fluye rellenando el arañazo, manteniendo la uniformidad de la superficie.

Sus creadores dicen que su uso en congeladores reduciría el consumo energético de prevenir la formación de escarcha en un 40%. También podría ser útil en recubrimientos de estructuras expuestas a bajas temperaturas, como turbinas eólicas en zonas frías o las alas de los aviones.

Absorber agua… del aire

En otro caso de inspiración en la naturaleza, investigadores de la Universidad Rice en Houston han creado un material capaz de absorber agua a partir de la humedad del ambiente, por muy baja que sea. Imitando a una especie de escarabajo capaz de atrapar agua en el desierto de Namibia, los científicos han creado un “andamiaje higroscópico”, una especie de bosque de nanotubos de carbono capaz de atraer las moléculas de agua del aire y capturarlas en su interior. Y como una esponja, se escurre y el material está listo para ser usado de nuevo. Cuando este material esté listo para producirse en grandes cantidades podría permitir construir cosas como prendas que retengan la humedad y permitan habitar zonas extremadamente áridas, como en la saga de ciencia ficción Dune.

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Jeff Fitlow/Rice University

Diamantes más duros que el diamante

El diamante es el material más duro, capaz de rayar cualquier otro sólido, motivo por el cual es usado en la industria, minería y construcción.  Científicos chinos han publicado en la prestigiosa revista Nature la fabricación del diamante artificial más duro, capaz de soportar presiones de casi dos millones de atmósferas, el doble de lo que haría añicos a un diamante natural. Además, mantiene sus propiedades a mayor temperatura, lo que amplía su aplicabilidad en procesos industriales.

La clave se halla en la estructura de los átomos de carbono.  Los investigadores utilizaron nanopartículas de carbono, emparejadas y estructuradas en capas como las cebollas, como núcleo para el diamante. De esta forma, aseguran, se logra el doble de dureza.

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Nature, 10.1038/nature13381

 Acero más fuerte que el acero

Otro material que mejora sus propiedades cuando los científicos alteran la disposición de los átomos es el acero. Un equipo de investigadores chinos y estadounidenses han creado un acero con una microestructura que imita la de las cañas de bambú o el esmalte de los dientes. En la superficie el acero está compuesto por granos de 96 nanómetros de diámetro, pero según se penetra hacia el interior, los granos aumentan gradualmente de tamaño, hasta los 35 micrómetros, más de 300 veces el tamaño de los de la superficie. Este acero aguanta mayor tensión que el fabricado normalmente (gracias a los granos pequeños del exterior) y, además, es más flexible cuando se acerca al punto de ruptura (gracias a los granos más grandes del centro), lo que permite detectar el fallo a tiempo de hacer algo antes de que se rompa la pieza de acero.

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Yuntian Zhu

Superficies que adaptan su aerodinámica

Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts han creado un prototipo de objeto capaz de alterar las propiedades de su superficie para adaptarse a las condiciones aerodinámicas. Este tipo de superficies adaptativas son el objeto de deseo de la industria aeronáutica y de la automovilística, que buscan reducir la resistencia al paso del viento de los aviones o los coches, haciéndolos más rápidos y económicos en su consumo energético.

El prototipo de momento consiste en una bola hueca de silicona recubierta por otra capa de silicona más rígida y un mecanismo que permite regular la presión del aire en el interior. Al disminuirla, la superficie empieza a arrugarse y formar hoyos semejantes a los de una pelota de golf. Esto es precisamente lo que le permite cambiar sus propiedades aerodinámicas, reduciendo la resistencia al aire a la mitad.

El equipo responsable de esta invención asegura estar trabajando en adaptar la tecnología a otras formas, como la de las alas de los aviones o el capó de un coche. Quién sabe, quizá un día veamos competiciones de Formula 1 con coches arrugados como pasas.

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Denis Terwagne and Pedro Reis (MIT)

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