Investigadores en CON y Caltech han creado un material de nanoingeniería que podría ser más resistente que el kevlar o el acero. Hecho de “tetracaidecaedros” de carbono interconectados, el material absorbió el impacto de balas microscópicas de manera espectacular.
El estudio, dirigido por Carlos Portela del ., tenía como objetivo averiguar si los materiales nanoarquitectos, es decir, diseñados y fabricados a escala de nanómetros, podrían ser un camino viable hacia escudos ultrarresistentes, chalecos antibalas y otras superficies protectoras.
La idea de tetracaidecaedroSin embargo, los materiales basados en materiales no son nuevos. La compleja clase de poliedro de 14 lados (hay alrededor de 1.500 millones de variaciones posibles) fue propuesta por Lord Kelvin en el siglo XIX como teóricamente una de las más eficientes posibles para llenar el espacio con duplicados de sí mismo.
Portela y sus colegas se preguntaron si muchos de esos poliedros pudieran empaquetarse en un espacio pequeño e interconectarse, ¿actuarían como un amortiguador eficiente? Dichos materiales habían sido probados con deformaciones lentas pero no con impactos poderosos como cabría esperar de una bala o un micrometeoroide.
Para averiguarlo, ensamblaron bloques del material mediante técnicas de nanolitografía, horneando la estructura resultante hasta convertirla en carbono puro. Luego dispararon a estas estructuras de carbono con balas de óxido de silicio de 14 micrones de ancho que viajaban muy por encima de la velocidad del sonido (aunque a estas escalas, la comparación es un poco pintoresca).
Créditos de imagen: . / Caltech
Las estructuras de carbono, especialmente las más densas, absorbieron el impacto extremadamente bien, deteniendo la partícula muerta y, lo que es más importante, deformándose pero sin romperse.
“Demostramos que el material puede absorber mucha energía debido a este mecanismo de compactación de choque de puntales a nanoescala versus algo que es completamente denso y monolítico, no nanoarquitecto”, dijo Portela en un comunicado de prensa que describe el descubrimiento. “La misma cantidad de masa de nuestro material sería mucho más eficiente para detener un proyectil que la misma cantidad de masa de Kevlar”.
Curiosamente, los investigadores descubrieron que podían modelar mejor el impacto y el daño mediante el uso de métodos generalmente utilizados para describir los meteoros que impactan en la superficie de un planeta.
Este es solo un resultado de laboratorio inicial, por lo que los soldados no usarán chalecos antibalas tetracaidecaedronales en el corto plazo, pero el experimento definitivamente muestra la promesa de este enfoque. Si el equipo puede encontrar una manera de fabricar el material a escala, podría ser útil en todo tipo de industrias.
El estudio fue publicado en la revista Materiales de la naturaleza.