MIT crea un nuevo material ultraligero que podría ser una alternativa al Kevlar y al acero

MIT crea un nuevo material ultraligero que podría ser una alternativa al Kevlar y al acero

MIT crea un nuevo material ultraligero que podría ser una alternativa al Kevlar y al acero

Ingenieros del MIT, Caltech y ETH Zürich publicaron un nuevo estudio que investiga materiales “nanoarquitectos” diseñados utilizando estructuras a nanoescala con patrones precisos. Los investigadores creen que el material podría ser prometedor para armaduras livianas, revestimientos protectores, escudos contra explosiones y otros materiales resistentes a impactos. El material ultraligero se fabrica con puntales de carbono a escala nanométrica, lo que hace que el material sea muy resistente y le confiera una gran robustez mecánica.

El material fue probado disparándolo con micropartículas a velocidades supersónicas. Descubrieron que el material evitaba que las partículas en miniatura lo atravesaran a pesar de ser más delgado que el ancho de un cabello humano. Según el equipo, en comparación con el acero, el kevlar, el aluminio y otros materiales resistentes a los impactos de peso comparable, el nuevo material es más eficiente para absorber los impactos. El investigador principal Carlos Portela dice que la misma cantidad de masa del nuevo material sería más eficiente para detener un proyectil que la misma masa de Kevlar.

Si el nuevo material se produjo a gran escala, podría diseñarse como más ligero y resistente que otros materiales de uso común. Dependiendo de cómo estén organizados, las estructuras a escala nanométrica con las que se modela el material nanoarquitecturado pueden tener propiedades únicas, como una ligereza y resistencia excepcionales. Portela dice que los investigadores solo conocen la respuesta de estos materiales en un régimen de deformación lenta. Se supone que hay una gran cantidad de uso práctico en aplicaciones del mundo real donde nada se deforma lentamente.

Su equipo quería estudiar los materiales en condiciones de deformación más rápida, como con impactos de alta velocidad. En Caltech, fabricaron un material de nanoarquitectura utilizando litografía de dos fotones. Esa técnica utiliza un láser de alta potencia para solidificar estructuras microscópicas en una resina fotosensible. Los investigadores construyeron un patrón repetitivo conocido como tetrakaidecaedro.

Después de modelar esa estructura, los investigadores lavaron la resina sobrante. A continuación, colocaron la estructura en un horno de vacío de alta temperatura para convertir el polímero en carbono, lo que resultó en un material de carbono ultraligero y diseñado. Para probar el material bajo una deformación extrema, el equipo realizó un experimento de impacto de micropartículas en el MIT utilizando pruebas de impacto de partículas inducidas por láser. Para esta prueba, se utilizaron partículas de óxido de silicio de 14 micrones de ancho. El equipo ajustó las partículas a velocidades de 40 a 1100 metros por segundo, notando que cualquier cosa supersónica está por encima de los 340 metros por segundo. Los experimentos muestran que el material puede absorber mucha energía y las partículas no pueden atravesar el material.

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