Madera metálica: fuerte como el titanio, densa como el agua

Al construir un material a partir del átomo, los ingenieros pueden crear cosas increíbles como una «madera metálica» tan fuerte como el titanio.

Como elemento, el titanio se ha convertido en el elemento vital de muchos esfuerzos de ingeniería gracias a su inmensa resistencia y su peso significativamente menor que el acero. Es el motivo por el que se emplea en la industria aeroespacial y marina, así como en el almacenamiento de desechos nucleares.

Sin embargo, un equipo de científicos de la Universidad de Pensilvania, de la Universidad de Illinois y de la Universidad de Cambridge, se propuso mejorar el elemento natural construyendo algo completamente nuevo a nivel atómico: el resultado es una lámina de níquel construida a nanoescala, compuesta por poros que la asemejan a la madera -de ahí el nombre “madera metálica”-; es tan fuerte como el titanio, pero hasta cinco veces más liviana. Los resultados del trabajo se pueden leer en la revista Nature Scientific Reports.

¿Madera metálica?

Al explicar el concepto aún más, los investigadores dijeron que así como la porosidad de los granos de madera cumple la función biológica de transportar energía, el espacio vacío en la madera metálica creada se puede infundir con otros materiales.

Al hacerlo con materiales de ánodo y cátodo, el material resultante podría tener un doble propósito, como una pierna protésica que a la vez también es una batería.

Empujando el máximo teórico

«La razón por la que lo llamamos madera metálica no es solo por su densidad, que tiene que ver con la madera, sino su naturaleza celular«, dijo James Pikul, de la Universidad de Pennsylvania.

«Tenemos áreas que son gruesas y densas con puntales de metal fuertes, y áreas que son porosas con espacios de aire”, explica James Pikul, director del estudio y profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicada de Penn Engineering.

Estos puntales tienen un ancho de solo 10 nanómetros, equivalente a 100 átomos de níquel, y son sustancialmente más grandes que cualquiera de los anteriores.

«Sabemos que ser más pequeño te hace más fuerte por algún tiempo, pero no habían podido hacer estas estructuras con materiales fuertes que fuesen lo suficientemente grandes como para que fuese de utilidad», dijo Pikul.

«La mayoría de los ejemplos hechos con materiales fuertes han sido del tamaño de una pulga pequeña, pero con nuestro enfoque podemos hacer muestras de madera metálica que son 400 veces más grandes«.

Aplicaciones

Así las cosas, la cualidad de la «madera metálica» reside en que con ella se podrían construir grandes estructuras, que no pueden ser concebidas con una impresora 3D u otros materiales fuertes pero pequeños.

Debido a que aproximadamente el 70% del material resultante es un espacio vacío, la densidad de esta madera metálica a base de níquel es extremadamente baja en relación con su resistencia. Con una densidad a la par con el agua, un ladrillo de este material flotaría en el agua.

El próximo gran desafío para los investigadores es encontrar una manera de producirlo a escala comercial, ya que la infraestructura para hacerla es actualmente limitada. Una vez que dominen este aspecto, pueden construirla a escalas mucho más grandes para someterla a pruebas, como por ejemplo, ver si se rompe como el vidrio.

Fuente: Sarah Romero / Muy Interesante,

Artículo de referencia: https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/fabrican-madera-metalica-fuerte-como-el-titanio-densa-como-el-agua-281548838404,