El nácar, un material iridiscente que recubre algunas conchas marinas, presenta energía y dureza en su estructura: fragmentos de minerales quebradizos pegados en capas por proteínas blandas. Ahora, los investigadores han utilizado el mismo precepto para desarrollar un compuesto de vidrio super fuerte que algún día haría pantallas de teléfonos inteligentes, parabrisas y otros dispositivos casi irrompibles que actualmente dependen de numerosos tipos de vidrio con mangos.
Los nuevos materiales combinan escamas de vidrio inflexibles, de menos de una centésima de milímetro de espesor, con acrílico versátil. “Cuando combinamos esos dos juntos, similar al nácar, recuperamos las mejores partes de ambos componentes”, dice Allen Ehrlicher, bioingeniero de la Universidad McGill y coautor de un nuevo artículo que describe el compuesto , que se publicó recientemente en Science .
Tanto el vidrio como el acrílico son transparentes por sí mismos, sin embargo, la luz viaja a través de cada uno de estos materiales a un ritmo distinto. Como consecuencia, los intentos anteriores de mezclarlos resultaron demasiado opacos. Entonces, los investigadores combinaron pequeñas porciones de un hidrocarburo con el acrílico hasta que interactuó con un extra suave como lo hace el vidrio.
La consecuencia no será únicamente clara, dice Ehrlicher, sino que además será un 400% más resistente y un 650% más resistente a los daños que la tela utilizada en los parabrisas de los automóviles: resina intercalada entre dos capas de vidrio. Además, la sustancia nueva se puede minimizar y perforar con instrumentos normales. Ehrlicher compara la forma en que el acrílico une las escamas de vidrio directamente en una estructura apilada a una pared de ladrillos con capas escalonadas: cualquier grieta que serpentea a través de los nuevos materiales observará las costuras acrílicas en un camino enrevesado, por lo que se requerirá energía adicional para fractura. “Al obligarlo a recorrer un camino largo, a atravesar una gran cantidad de este material de conexión, una gran cantidad de este ‘mortero’, por analogía, creamos un material que es muy, muy resistente”, explica.
Para ensamblar estas capas, los investigadores simplemente hicieron girar sus sustancias en una centrífuga. Esa simplicidad significa que “podría hacer esto a escalas mucho más grandes de lo que se puede hacer con mucho [otro] nácar sintético”, dice la científica de suministros de la Universidad de Cornell, Lara Estroff, que no estaba interesada en el análisis. Tal facilidad de producción podría permitir una amplia gama de propósitos, en última instancia. Arun Varshneya, presidente de Saxon Glass Technologies, destaca que la tela sigue siendo mucho menos transparente que el vidrio y más susceptible a los rayones del piso. Sin embargo, dice, “estoy muy entusiasmado con este valiente esfuerzo en la dirección correcta”. Varshneya, que tampoco se interesó en el análisis, elogia la energía del compuesto en todo el tejido, a diferencia del vidrio reforzado químicamente, utilizado en elementos como pantallas de teléfonos inteligentes (a través de los cuales el endurecimiento se limita a una capa delgada del piso).
Ehrlicher dice que espera seguir mejorando la transparencia y la resistencia al rayado de los nuevos materiales, al tiempo que conserva su excepcional dureza. “Inevitablemente, ha sido un compromiso entre transparencia y resistencia o resistencia y rigidez o trabajo de fractura y rigidez”, dice. “Y lo que hemos creado aquí es el mejor equilibrio ideal de todos esos”.