El material más ligero del mundo es 1,000 veces más fino que un cabello
Con unas pocas palabras en un correo electrónico, un científico capturó la emoción del momento en que hacía un descubrimiento.
“Echen un vistazo al material más ligero del mundo: ¡0.85 mg/cc!” escribió el científico Toby Schaedler a sus compañeros de equipo de los HRL Laboratories de Malibu, California. “Está resistiendo bien, incluso después de que lo apreté un poco”.
Seis meses después, HRL anuncia el descubrimiento de la sustancia sólida más ligera en un estudio publicado en la revista Science de noviembre.
“Hace aproximadamente un año, buscábamos crear una ventaja competitiva para los propietarios de General Motors y Boeing ”, dijo el físico Bill Carter a CNN. “(La directora del proyecto, Leslie Momoda) lanzó este reto: Si en el futuro la eficiencia del combustible lo será todo, ¿hay algo que podamos hacer que sea realmente nuevo en el área de materiales ligeros?”.
El resultado fue el microentramado metálico (metallic microlattice): una red de diminutos tubos huecos interconectados en una malla entrecruzada o patrón de red, como una tela.
Exactamente, ¿qué es este material?
Para empezar, tiene 99.99% de aire. El resto está compuesto principalmente de aleaciones de níquel. Su peso es 100 veces más ligero que el de la espuma de poliestireno. Puede colocarse encima de un diente de león sin aplastarlo. Además, el material es muy, muy delgado —hecho de diminutos tubos huecos interconectados—, tan pequeño que las paredes de los tubos tienen tan sólo unos pocos cientos de átomos de espesor: 1,000 veces más finas que un cabello humano.
¿Qué hace?
El microentramado metálico absorbe la energía. Cuando es comprimido, regresa a su forma original, dicen sus inventores. Desarrollado para la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados de Defensa estadounidense (DARPA, por sus siglas en inglés), el material podría algún día ser utilizado en la fabricación de electrodos de baterías, de acuerdo con HRL. La sustancia podría llevar al desarrollo de carrocerías para automóviles más fuertes y ligeras, fuselajes de aviones o incluso chalecos antibalas de protección para las tropas, dijo Carter.
¿Qué lo hace tan fuerte?
Una gran parte del desempeño del microentramado metálico se debe a su diseño. Al igual que la Torre Eiffel y el puente Golden Gate, pero en una escala mucho más pequeña, los arcos le dan mucha fuerza por su ligereza relativa, dijo Carter.
¿Quién lo fabricó?
HRL tiene un legado histórico reconocido. La empresa, que pertenecía al enigmático millonario Howard Hughes, creó el primer láser del mundo hace 50 años. También inventó un semiconductor que fue la base para todos los circuitos integrados modernos.
Momoda pidió a su equipo crear un material que mejorará la eficiencia del combustible en los aviones o vehículos.
“Si haces un auto más ligero, entonces la gente percibe una pérdida de seguridad”, dijo. “Nuestro trabajo consiste en tratar de averiguar cómo hacer que sea ligero —o restarle masa— , pero preservar la función (de seguridad)”.
¿Cómo lo hacen?
Después de que HRL inventó el microentramado, colaboró con el Instituto de Tecnología de California y con la Universidad de California en Irvine , para aprender más sobre las propiedades mecánicas del microentramado y la aleación de níquel.
En primer lugar, los científicos utilizan luz ultravioleta para cultivar una diminuta plantilla de fibras de polímero: la luz es reflejada a través de una diminuta capa perforada hacia un depósito de resina, que vulcaniza bajo los rayos de luz creados por los agujeros de la máscara. La fibra de polímero microscópica se forma a lo largo de cada uno de los diminutos haces de luz, que han sido diseñados para interconectar y formar un patrón reticular.
La resina restante se desprende, dejando una plantilla de polímero. Los científicos luego cubren la plantilla con una capa de níquel, y el polímero se disuelve, dejando sólo el microentramado de níquel.
¿Qué sustancia solía ser el material sólido más ligero?
Si la afirmación de HRL Laboratories es correcta, batiría el récord de densidad de bajo peso establecida por una sustancia llamada aerogel, creada por la NASA, que fue declarada por los Récords Mundiales Guinness como el sólido más ligero, con 3 miligramos por centímetro cúbico. La sustancia de HRL es de 0.85 miligramos por centímetro cúbico. El aerogel se inventó para usarlo en la nave espacial Stardust de la NASA, que capturó las partículas de un cometa en 2004.
¿Cómo nacen estos descubrimientos?
En muchos casos, dijo Momoda, el contacto simple cara a cara y las charlas en el pasillo alimentan la creatividad. Todo se reduce a tres palabras: “¿Qué pasaría si...?”
“Un científico podría toparse en un salón con otro”, dijo. “Y podría decir: 'Ey, yo no sé nada al respecto, pero tú sí, así que ¿qué pasaría si...?” A veces, muchas cosas realmente grandes pueden pasar cuando haces eso”.
