Nuevos materiales con propiedades (casi) mágicas

Gracias a las técnicas que permiten manipular los materiales en la nanoescala y modificar la materia molécula a molécula en el laboratorio, los ingenieros están creando materiales con propiedades dignas de la imaginación de los más osados escritores de ciencia ficción.

Oro flotante

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Créditos: Gustav Nyström y Raffaele Mezzenga /ETH Zurich

Aunque esta imagen podría parecer un fotomontaje, lo cierto es que no tiene truco. Lo que flota en la taza, por encima de la espuma del capuchino, no es ni más ni menos que una pieza de oro de 20 quilates. O mejor dicho, de espuma de oro, un revolucionario material mil veces más ligero que el dorado metal -y casi tan grácil como el aire -pero que es imposible de diferenciar del oro macizo a simple vista. En términos químicos, se trata de un aerogel, formado en un 98% por aire, con solo un 2% de material sólido. Sus creadores proponen usarlo en relojería y joyería, pero también como catalizador y en aplicaciones electrónicas.

Fuerza bruta

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Créditos: UC/Riverside

Tanto “Q”, el creador de gadgets e inventos para el famoso espía 007, como los diseñadores de trajes de superhéroes, se darían tortas por conseguir un pedazo del material ultrafuerte en el que trabajan los ingenieros de las Universidades de California y Riverside (EE UU) y que imita al camarón mantis, el animal con el arma más fuerte y más resistente a los impactos que se conoce. Este crustáceo del Indo-Pacífico solo necesita propinar un golpe con las patas delanteras para destrozar el caparazón de un caracol y los vidrios de un acuario. Su fuerza se debe a que posee una estructura de espiga que, si se emula, podría servir para construir una nueva generación de armaduras y automóviles casi indestructibles.

Buscando la capa invisible

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Créditos: Grupo de investigación dirigido por Xiang Zhang del Laboratorio de Berkeley

Una capa de invisibilidad que haga desaparecer de nuestra vista objetos 3D parece más propio de las fantasiosas historias de la saga de Harry Potter que de la vida real. Sin embargo, científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (EE UU) están trabajando para hacerlo posible. Para ellos, la magia está en las nanoantenas de oro ensambladas con las que crean una fina membrana de 80 nanómetros de grosor. Esta capa cuando se coloca alrededor de un objeto microscópico y se activa, reconduce las ondas luminosas que le llegan y lo oculta al ojo humano, volviéndolo prácticamente invisible. Aunque estos materiales no funcionan todavía con objetos de mayor tamaño y mayor gama de colores, los investigadores no pierden la esperanza. “Es potencialmente escalable para ocultar a la vista objetos macroscópicos”, afirmaba Xiang Zhang al anunciar el hito en Science.

Material contradictorio

Metal Elastomer Composite from Ilse Mae on Vimeo.

Rígido y flexible podrían dejar de ser términos antónimos. Al menos en el terreno de la ciencia de materiales. Y es que estas dos propiedades, a primera vista incompatibles y opuestas, han sido hermanadas en una sorprendente espuma metálica creada por Rob Shepherd, investigador de la Universidad de Cornell (EE UU). Trabajando con espuma de silicona y una aleación de indio, estaño y bismuto, Shepherd y su equipo han creado un material rígido como un metal que, cuando se calienta a 62ºC, puede cambiar de forma y volverse dúctil y flexible como una goma. Las Fuerzas Aéreas estadounidenses, que han financiado parte del proyecto, pretenden usarlo en el diseño de miniaviones para que puedan, por ejemplo, sumergirse en el agua en pleno vuelo.

Cemento luminoso

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Créditos: UMSNH

¿Y si, cada vez que cae el sol, en lugar de encenderse las farolas y los focos que salvan de la oscuridad a los edificios durante la noche, sus estructuras de cemento emitieran luz propia? No es una utopía, sino la última creación de José Carlos Rubio, de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH) en México. El investigador ha pasado nueve años modificando la microestructura del cemento hasta lograr un material que absorbe la energía solar y la devuelve al medio ambiente. Lo que es mejor, conserva sus propiedades durante cien años. Ideal, defiende Rubio, para construir carreteras y autopistas que se iluminen por sí mismas, sin consumir electricidad.

Más ligero que una pluma

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Créditos: Dan Little de los Laboratorios LLC

¿Soportaría un diente de león el peso de un chip? Solo si está hecho de la microretícula metálica ultraligera creada en la Universidad de California. Usando un innovador proceso de fabricación, un equipo encabezado por Tobias Schaedler desarrolló un metal extremadamente liviano compuesto en un 99,99% de aire. El 0,01% de sólido (níquel y fósforo) ha sido manipulado a escala nanométrica para tejer una especie de celosía de tubos huecos e interconectados cuya pared mide solo 100 nanómetros de grosor. O lo que es lo mismo, es mil veces más fina que un cabello humano. Y pese a su ligereza, el nuevo metal es resistente, soporta estrés térmico, vibraciones y altas presiones, además de descargas eléctricas.

Super-pegamento de agua

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Créditos: Felice Frankel

Tan fuerte como la unión de los cartílagos a los huesos de tu esqueleto y formado en un 90% por agua. Así de potente es el hidrogel adhesivo transparente y sumamente flexible desarrollado por ingenieros del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en EE UU y que, por primera vez, supera en capacidad adhesiva al pegamento natural con el que los mejillones se aferran a los acantilados y a la superficie de las embarcaciones. Como es biocompatible, además de emplearse en barcos y submarinos podría servir también para fabricar catéteres, sensores e implantes biomédicos.

Madera transparente

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Créditos: Real Instituto de Tecnología KTH

Las ventanas hechas de cristal podrían tener sus días contados si prospera el original material creado por el sueco Lars Berglund: una madera transparente. Según se podía leer en la revista Biomacromolecules, para conseguirlo Berglund eliminó de la madera la lignina, un componente de las paredes celulares vegetales que aporta opacidad. Y a continuación la manipuló a escala nanométrica para impregnar los poros con un polímero transparente. Las propiedades ópticas del polímero y de la madera sin lignina se fusionaron y, ¡voilà!, obtuvieron un vidrio de madera, fuerte, resistente, barato, procedente de recursos renovables y cristalino. ¿Qué más se puede pedir?

Elena Sanz para Ventana al Conocimiento

@ElenaSanz_