Nuevo material a base de carbono es duro como una piedra, elástico como el caucho

La estructura del carbono vítreo desarrollada en condiciones inusuales de presión y temperatura (Ilustración: Instituto Carnegie).

Un equipo que incluye a varios científicos de la Universidad de Yanshan, China, y del Carnegie Institution for Science, de Estados Unidos, ha desarrollado una forma de carbono ultrafuerte y ligera que además es elástica y eléctricamente conductiva, con potenciales aplicaciones en la ingeniería aeroespacial y el desarrollo de armaduras militares.

La experimentación molecular con la organización de átomos de carbono ha dado frutos como el grafeno, un material bidimensional —sus hojas tienen un átomo de espesor, de ahí la denominación— 200 veces más fuerte que el acero, 5 veces más ligero que el aluminio y un millón de veces más delgado que un cabello humano. Mientras que en la naturaleza, el ejemplo más palpable de la versatilidad de configuraciones atómicas del carbono tiene en los diamantes a su máximo exponente, por su dureza y características estéticas.

Para ello desarrollar el nuevo material, los científicos sometieron a una presión equivalente a 250.000 veces la presión atmosférica normal y calentaron a más de 980° C una forma estructuralmente desordenada de carbono llamado carbono vítreo, según documento al respecto publicado en la revista Science Advances.

Los científicos habían tratado previamente de someter el carbón vítreo a altas presiones tanto a temperatura ambiente (denominada compresión en frío) como a temperaturas extremadamente altas. Pero el denominado material sintetizado en frío no podía mantener su estructura cuando volvía a la presión regular, y bajo condiciones extremadamente calientes, formaba diamantes nanocristalinos.

El carbono recién creado está compuesto de motivos de unión del tipo de las del grafito (material empleado en minas de lápices, conductor de electricidad) y los diamantes, lo que da lugar a la combinación única de propiedades. Bajo condiciones de síntesis a alta presión, las capas desordenadas de carbono vítreo se fusionan y se conectan de varias maneras. Este proceso crea una estructura global que carece de un orden espacial de largo alcance, pero tiene una organización espacial de corto alcance a escala nanométrica, lo que se traduce en una patente elasticidad.

"Los materiales livianos con elasticidad fuerte y robusta como esta son muy deseables para aplicaciones en las que el ahorro de peso es de suma importancia, incluso más que el costo de los materiales", explicó Zhisheng Zhao, profesor de Yanshan. "Además, creemos que este método de síntesis podría perfeccionarse para crear otras formas extraordinarias de carbono y clases de materiales totalmente diferentes".

Hans Huerto

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