Investigadores de las universidades de Pensilvania, Illinois y Cambridge construyeron una lámina de níquel con poros a nanoescala que la hacen tan fuerte como el titanio, pero de cuatro a cinco veces más liviana.
La investigación en nuevos materiales que aúnen resistencia y ligereza ha deparado una ‘madera metálica‘, con la fuerza del titanio y con la densidad del agua.
El espacio vacío de los poros, y el proceso de autoensamblaje en el que están hechos, hacen que el metal sea similar a un material natural, como la madera.
Y así como la porosidad de los granos de madera cumple la función biológica de transportar energía, el espacio vacío en la «madera metálica» de los investigadores podría combinarse con otros materiales.
Incluso los mejores metales naturales tienen defectos en su disposición atómica que limitan su fuerza. Un bloque de titanio donde cada átomo estuviera perfectamente alineado con sus vecinos sería diez veces más fuerte de lo que se puede producir actualmente. Los investigadores han tratado de explotar este fenómeno mediante un enfoque arquitectónico, diseñando estructuras con el control geométrico necesario para desbloquear las propiedades mecánicas que surgen en la nanoescala, donde los defectos reducen su impacto.
James Pikul, profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Illinois, y sus colegas deben su éxito a seguir el ejemplo del mundo natural. «La razón por la que lo llamamos madera metálica no es solo su densidad, que tiene que ver con la madera, sino su naturaleza celular», dice Pikul. «Los materiales celulares son porosos; si observan el grano de madera, ¿eso es lo que están viendo? – partes que son gruesas y densas y están hechas para sostener la estructura, y partes que son porosas y están hechas para soportar funciones biológicas, como el transporte a y desde las células».
«Nuestra estructura es similar», dice. «Tenemos áreas que son gruesas y densas con puntales de metal fuertes y áreas que son porosas con huecos de aire».
Debido a que aproximadamente el 70 por ciento del material resultante es espacio vacío, la densidad de esta madera metálica a base de níquel es extremadamente baja en relación con su resistencia. Con una densidad a l Replicar este proceso de producción en tamaños comercialmente relevantes es el próximo desafío del equipo. A diferencia del titanio, ninguno de los materiales involucrados es particularmente raro o costoso por sí solo, pero la infraestructura necesaria para trabajar con ellos en la nanoescala es actualmente limitada. Una vez que se desarrolle, las economías de escala deberían hacer que la producción de cantidades significativas de «madera metálica» sea más rápida y menos costosa. a par con el agua, un ladrillo de este material flotaría.