Pocos materiales compuestos forjados por la naturaleza son tan resistentes como el nácar, o nácar. Ahora, los científicos finalmente han descubierto cómo las capas minúsculas de esta sustancia nacarada la hacen tan fuerte.
Encontrarás nácar en los revestimientos exteriores de las perlas y en el interior de algunas conchas de moluscos, pero hasta ahora los científicos realmente no entendían cómo funciona a escala nanométrica, ya que este revestimiento es altamente resistente al estrés y la tensión.
El secreto de la dureza del nácar radica en la forma en que la superficie embaldosada del material se bloquea cuando se ejerce tensión, lo que le permite extender la tensión. Cuando la superficie ya no está bajo presión, se relaja nuevamente en baldosas individuales.
Eso a su vez podría ayudarnos a desarrollar nuestros propios materiales súper fuertes, inspirándonos en los mejores materiales que la naturaleza tiene para ofrecer.
"Es increíble que un molusco, que no es la criatura más inteligente, esté fabricando tantas estructuras en tantas escalas". dice el científico de materiales Robert Hovden de la universidad de Michigan.
"Está fabricando moléculas individuales de carbonato de calcio, organizándolas en láminas de nano capas que se pegan con material orgánico, hasta la estructura de la cubierta, que combina el nácar con varios otros materiales".
En trabajos anteriores, los científicos ya habían identificado la estructura de 'ladrillo y mortero' del nácar: tabletas de tamaño nano de aragonito pegado con material orgánico, que se parece a una pared de ladrillos si te acercas lo suficiente.
La estructura revelada por un microscopio electrónico de barrido. (Fabian Heinemann / Dominio público)
Lo que muestra esta nueva investigación es esa reacción bajo presión, obtenida a través de microscopio electrónico observaciones El 'mortero' se desliza a un lado bajo presión, luego regresa cuando se alivia la presión.
Sorprendentemente e inusualmente, el nácar no pierde nada de su resistencia a través de este proceso. Las pruebas mostraron que sus niveles de resistencia no disminuyeron, incluso bajo impactos repetidos de hasta el 80 por ciento de su límite elástico.
Si la superficie desarrolla una grieta, el nácar puede aislar la nano-tableta donde ocurre la grieta, por lo que no afecta el resto de la superficie.
En el comunicado de prensa, los investigadores consideran que el nácar es el "material más resistente de la naturaleza". Por supuesto, eso realmente depende de cómo se quiera medir la "resistencia"; por ejemplo, en el Escala de dureza de Mohs, la perla obtiene la calificación bastante humilde de aproximadamente 2.5, pero eso solo significa que se puede rayar fácilmente con cualquier mineral más duro.
Si hablamos de la resistencia de un material, hay otros aspectos: cuánto peso puede soportar un material, cuánta presión puede soportar, etc. dientes de lapa para la seda de araña, hay otros materiales naturales que son inmensamente fuertes; El nácar puede soportar impactos mecánicos realmente impresionantes, por lo tanto, se gana su reputación de dureza.
Ahora los científicos detrás del estudio quieren usar sus hallazgos para desarrollar materiales más fuertes hechos por el hombre, no calculados a través de simulaciones por computadora o algoritmos, sino inspirados por millones de años de evolución natural.
"Los humanos podemos fabricar materiales más duros utilizando entornos no naturales, por ejemplo, calor y presión extremos". dice Hovden. "Pero no podemos replicar el tipo de nanoingeniería que los moluscos han logrado".
"La combinación de los dos enfoques podría conducir a una espectacular nueva generación de materiales, y este documento es un paso en esa dirección".
La investigación ha sido publicada en Comunicaciones de la naturaleza.