Este material impreso en 3D es diez veces más fuerte que el acero

Investigadores del Massachusetts Institute of Technology, MIT, desarrollaron una forma de grafeno que no solo es 10 veces más resistente que el acero, sino que además posee solo el 5% de su densidad. En un estudio publicado en Science Advances, los autores demostraron cómo el fusionar y comprimir escamas de grafeno produce el nacimiento de un nuevo material, como también demuestra características y debilidades de dicho compuesto.

El grafeno siempre ha sido fuerte, de hecho, es el más resistente de todos los materiales conocidos. No obstante, el tipo de fortaleza que lo caracteriza en su forma bidimensional es distinta cuando el material se vuelve tridimensional. El estudio abordó este problema. En lugar de cambiar algo en la composición del grafeno, los investigadores se percataron de que la solución recaía en cómo el material era usado, de modo que le dieron un patrón geométrico inusual. El trabajo sugiere que otros materiales fuertes y ligeros podrían ser más fuertes tomando características geométricas similares.

Combinando calor y presión, los científicos comprimieron escamas de grafeno creando una estructura de apariencia rosada fuerte y estable similar en forma a criaturas microscópicas conocidas como diatomeas y ciertos corales. Dicha forma, con un área de superficie enorme en proporción a su volumen, probó ser extraordinariamente fuerte. Su naturaleza porosa implica que hay una mayor área superficial, lo que significa mayor fortaleza a menor peso.

Una vez creadas estas estructuras, los expertos quisieron ver cuál era el límite, o cuál el material más fuerte que se podía producir. Para ello, produjeron distintos modelos 3D para someterlos a pruebas. Se concluyó que la muestra de grafeno resultó ser 10 veces más fuerte que el acero y tener 5% su densidad. Además, el ajustar el grosor del material dio interesantes resultados: a paredes más gruesas, el material explotó más repentinamente bajo presión; a paredes más delgadas, los poros se destruyeron gradualmente, manteniendo su forma por más tiempo.

El grafeno tiene solamente el grosor de un átomo, pero la geometría que le dio su nueva fuerza (sin pesos añadidos) podría ser también usada en materiales estructurales de larga escala, de acuerdo a los investigadores. Por ejemplo, el concreto para estructuras como puentes podría emplear la geometría porosa para disparar su fuerza con muy poco peso añadido. Por su forma porosa, el material podría además encontrar aplicaciones en sistemas de filtración tanto para agua o procesamiento químico. Podría, en suma, facilitar el desarrollo de una variedad de aplicaciones.

Hace poco, el grafeno hizo noticia luego de que científicos del Trinity College Dublin combinara el material con el juguete Silly Putty para crear un sensor lo suficientemente sensible para medir los pasos de arañas. El material fue llamado G-Putty, y es capaz de cambiar extraordinariamente su resistencia eléctrica con la más mínima deformación en su presión. Con solo comprimirlo o estirarlo en 1% su tamaño usual, el material cambia su resistencia eléctrica por un factor de cinco. Otros materiales pueden detectar este tipo de cambios, aunque su reacción consiste en un cambio de solo el 1% de resistencia eléctrica. Esto significa que G-Putty, basado en el grafeno, tiene una sensibilidad 500 veces mayor que otros materiales.

Daniel Meza

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