Cerámica tan fuerte como el acero

Un grupo de ingenieros californianos, usando una técnica que imita al nácar, ha creado un tipo de cerámica que podría hacerse pasar por acero pero resultando mucho más ligero. Sus cualidades de resistencia son tan impresionantes como las de este metal. Tanto es así que sus descubridores aseguran que, en breve, se podrán fabricar coches con este material. Mientras no los hagan con forma de florero…

La expresión “pagar los platos rotos” va a quedar obsoleta gracias a la pericia de los Ingenieros del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la Universidad de California en Berkeley. Han desarrollado un método para fabricar un material similar al nácar que se encuentra en algunas conchas. Presenta unas características mecánicas sorprendentes. Igual de fuerte y resistente que el mejor de los aceros. Tanto, que estas cerámicas, diseñadas por los ingenieros americanos, son las más fuertes construidas hasta la fecha. Teniendo en cuenta las ventajas de las cerámicas, que son duras y ligeras, se prevé un futuro espectacular para este material que puede competir directamente con el acero en la fabricación de automóviles y hasta de estructuras de construcción para viviendas.

Para acabar con la fragilidad de las cerámicas este grupo de ingenieros ha observado a la naturaleza y han copiado la estructura del nácar, sustancia que se forma en las conchas de algunos crustáceos. El nácar combina láminas de carbonato de calcio con una proteína que funciona como pegamento para formar una estructura que es 3.000 veces más resistente que el carbonato de calcio y la proteína por separado. Normalmente, cuando los científicos hacen compuestos de este tipo en el laboratorio, las propiedades del material resultante no alcanzan un porcentaje de resistencia tan alta respecto a los componentes de los que procede. Durante años, los ingenieros han intentado diseñar nuevos materiales basados en materiales muy fuertes, como el nácar o nuestros propios huesos. Ahora, la cerámica ideada por Berkeley indica que tomar como inspiración la naturaleza para sintetizar mejores materiales puede funcionar muy bien.

Para dar forma a su cerámica imitando las estructuras del nácar, los investigadores crearon en primer lugar una suspensión acuosa de óxido de aluminio. Después, la enfriaron de manera muy controlada. Esto permite obtener estructuras largas y delgadas que los investigadores prensaron en micro estructuras parecidas a ladrillos tras evaporar el agua. Si se repite este proceso, se va creando una estructura porosa de capas de óxido de aluminio que se conectan entre sí, parecida a la forma que encontramos en el nácar natural. Después, para imitar esa proteína que funciona como pegamento, los investigadores de Berkeley han usado un polímero que rellena los huecos entre las distintas capas. Sin este polímero la cerámica se haría añicos, como le sucede a todas las de su especie, pero gracias al efecto “deslizante” que genera el nuevo compuesto, las placas de cerámica se desplazan y amortiguan consiguiendo una resistencia nunca vista en este tipo de sustancias. Hasta los diamantes más osados giran la cabeza ante estas resistentes criaturas.

“La clave para la resistencia de los materiales es su capacidad para dispersar la energía”, comenta Robert Ritchie, del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la Universidad de California en Berkeley y que ha liderado este proyecto. “Infiltrando un polímero entre las diferentes capas de óxido de aluminio es posible que éstas se desplacen unas sobre otras cuando se les aplica peso. De esta manera dispersan la energía. El polímero actúa como un lubricante”.

Las aplicaciones de esta nueva cerámica pueden ser realmente importantes. Desde coches a los cuales se les sustituiría el chasis de acero por uno de este tipo de material, haciéndolos más ligeros, hasta estructuras de edificios con afán ecológico, pues la capacidad aislante de la cerámica permitiría ahorrar mucha energía. Sus increíbles características, aparte de resultar muy barata su producción, sugieren también el diseño de chalecos antibalas, carcasas para tanques o placas protectoras que se necesiten para frenar ataques de impactos bélicos. Robert Ritchie comenta que el estudio aún está en fase preliminar pero pretende mejorar todavía más la resistencia de estas cerámicas a base de hacer los “ladrillos” de cerámica más pequeños y más conjuntados para reducir la cantidad de polímero entre ellos.

Recuerden que la presencia de tanto polímero hace a estas cerámicas menos efectivas cuando se las somete a altas temperaturas, como por ejemplo, el interior de un motor, pero en cuanto consigan reducir el polímero, el material obtenido poseerá las ventajas de la cerámica y ninguno de sus inconvenientes. Después de leer esto, ya podemos comportarnos como pilluelos, poner luego cara de santo y decir tranquilamente que “nunca hemos roto un plato”.