Lo que los científicos de la Universidad de Pennsylvania, la Universidad de Illinois y la Universidad de Cambridge lograron hacer se destaca de la fila general en que el proceso de creación de un material estructurado se controló a nivel de átomos individuales. Y como resultado, se obtuvo un nuevo material, llamado "madera de metal", que es más fuerte que el titanio, pero cinco veces más liviano que el níquel, del que en realidad está hecho.
La frase "más fuerte que el titanio" es ciertamente un cliché, pero en este caso es la verdad más pura.
Aunque el titanio en sí podría ser 10 veces más fuerte, si su estructura fuera ideal. El secreto de la resistencia del nuevo material se puede ver en maderas ordinarias. La celulosa pura, que en sí misma es un material blando, adquiere una resistencia bastante alta cuando se forma en una estructura de madera. Y algunos de los tipos de materiales celulósicos artificiales son comparables en resistencia al peor acero.
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Por cierto, los científicos que crearon el “árbol de metal” no persiguieron el objetivo de crear este material en particular, durante su investigación buscaron y desarrollaron nuevos métodos para crear una estructura porosa de metal que se asemejara a la estructura de la madera. En el pasado, se utilizaba espuma de metal fundido o impresión 3D para lograr este efecto, proporcionando una precisión de varios cientos de nanómetros. Sin embargo, ambos métodos tienen sus inconvenientes, es muy difícil lograr una distribución uniforme de la densidad del material mediante la formación de espuma y el proceso de impresión 3D es extremadamente lento para su uso en la producción industrial.
Según estudios previos, reducir el tamaño de sus unidades estructurales juega un papel clave en el aumento de la resistencia de un material. Los investigadores lograron esto utilizando nanopartículas de plástico, de varias decenas de nanómetros de tamaño, mezcladas uniformemente en agua. Cuando el agua se evapora, estas partículas esféricas se ordenan en forma de una estructura geométricamente regular, tras lo cual se deposita galvánicamente una capa de níquel en su superficie, que llena gradualmente todo el espacio entre las partículas. Después de eso, el plástico se elimina disolviéndolo y queda una malla de los mejores puentes metálicos. El factor de llenado del espacio con metal no supera el 30 por ciento, el 70 por ciento restante cae sobre el vacío, y esto es suficiente para que el material resultante tenga una densidad que le permita flotar en la superficie del agua.
Hasta hace poco, los científicos lograron crear muestras de "madera metálica" en forma de papel de aluminio, con un área de aproximadamente un centímetro cuadrado. Y el mismo proceso de creación de dicho material es extremadamente caro. Sin embargo, la investigación adicional tiene como objetivo abaratar el material aumentando los volúmenes de producción. Paralelamente, los científicos están investigando las propiedades de la "madera metálica" y su comportamiento bajo la influencia de un estrés mecánico extremo.
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Otro potencial interesante de esta tecnología es que el espacio vacío en la estructura metálica se puede rellenar con otro material. Naturalmente, una estructura de metal llena de un electrolito líquido o sólido puede convertirse en un elemento de una batería de almacenamiento muy grande, que puede alimentar el dispositivo en el que está construido durante mucho tiempo.
