Crédito: MIT

Durante años, los investigadores han sabido que el carbono, cuando está dispuesto de cierta manera, puede ser muy fuerte. Ejemplo: grafeno. El grafeno, que hasta ahora era el material más fuerte conocido por el hombre, está hecho de una hoja extremadamente fina de átomos de carbono dispuestas en dos dimensiones.

Pero hay un inconveniente: aunque notable por su delgadez y propiedades eléctricas únicas, es muy difícil crear materiales tridimensionales útiles de grafeno.

Ahora, un equipo de investigadores del MIT descubrió que tomar pequeñas escamas de grafeno y fusionarlas siguiendo una estructura de malla no sólo retiene la resistencia del material, sino que el grafeno también permanece poroso.

Los investigadores han determinado que este nuevo material, con su geometría distinta, es realmente más fuerte que el grafeno, lo que lo hace 10 veces más fuerte que el acero, con sólo un 5 por ciento de su densidad.

El descubrimiento de un material que es extremadamente fuerte pero excepcionalmente ligero tendrá numerosas aplicaciones.

Como informa el MIT:

Los nuevos hallazgos muestran que el aspecto crucial de las nuevas formas tridimensionales tiene más que ver con su configuración geométrica inusual que con el material en sí, lo que sugiere que los materiales similares fuertes y ligeros podrían ser hechos de una variedad de materiales mediante la creación de características geométricas”.

A continuación se pueden ver los resultados de la simulación de las pruebas de compresión (superior izquierda e i) y de tracción (abajo a la izquierda y ii) sobre el grafeno 3D:

Crédito: Zhao Qin

«Podrían usar el material de grafeno real o usar la geometría que descubrimos con otros materiales, como polímeros o metales», dice Markus Buehler, director del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (CEE) del MIT y el profesor de ingeniería de McAfee.

«Usted puede reemplazar el material en sí con cualquier cosa, la geometría es el factor dominante, es algo que tiene el potencial de transferir a muchas cosas».

Los proyectos estructurales a gran escala, tales como puentes, pueden seguir la geometría para asegurar que la estructura es fuerte y sana.

La construcción puede resultar más fácil, dado que el material utilizado será ahora significativamente más ligero. Debido a su naturaleza porosa, también puede aplicarse a sistemas de filtración.

Esta investigación, dice Huajian Gao, un profesor de ingeniería de la Universidad de Brown, que no participó en este trabajo, «muestra una dirección prometedora de unir la fuerza de los materiales 2D y el poder del diseño de la arquitectura material».