Los materiales arquitecturados de forma nanométrica ofrecen propiedades increíbles con multitud de aplicaciones. Por ejemplo, han dado lugar a la aparición de cerámicas capaces de ser comprimidas sin romperse que regresan a su forma original, como si de una pelota de goma se tratase. Así lo mencionaba la científica de Caltech Julia R. Greer al anunciar el logro del equipo de ingenieros de Caltech y ETH Zurich donde ella ha promovido la creación de un material nanoarquitecturado, a una escala nada menos que de un centímetro cúbico por primera vez en la historia de la ciencia.
Hasta ahora, los materiales que se han diseñado a una escala tan pequeña requieren de un ensamble mediante un proceso de impresión 3D nanocapa por nanocapa, unidas con un láser especialmente preciso y una serie de químicos específicos diseñados para esta función. Pero este nuevo y novedoso material del tamaño de la doble hélice del ADN, tiene la capacidad de ensamblarse por sí mismo, uno de los factores influyentes para poder fabricarlo en grandes cantidades en próximas fases del proyecto. Esta capacidad del material nano-laberíntico según la investigadora, también es determinante para la genuina resistencia de la que goza el compuesto.
Según Carlos Portela, académico postdoctoral en Caltech involucrado en la investigación, el material sería muy complicado (de hecho no lo consiguieron) de imprimir en 3D como los anteriormente desarrollados, pero lo que sí pudieron hacer fue cultivarlo en apenas unas horas.
Según lo ha expresado Greer, coautora del artículo explicativo del experimento titulado “Extreme mechanical resilience of self-assembled nano-labyrinthine materials” (Extrema resistencia mecánica de los materiales nano-laberínticos autoensamblados) y publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), este descubrimiento es crucial para la producción de materiales nanoarquitecturados a una escala considerada útil y con una notable facilidad de fabricación. Es una gran noticia ya que algunos de los posibles usos contemplados para este material podrían ser sensores ultrasensibles táctiles o tipos muy avanzados de baterías.
En los experimentos realizados por el equipo, esta primera muestra resultó tener un nivel de resistencia a la densidad asombroso, equiparable a determinadas formas de acero. El material con aspecto de esponja a escala nanométrica, es en realidad un conjunto de conchas o cáscaras curvas conectadas entre sí, similares a la textura delgada de una cáscara de huevo, sin fisuras, esquinas o uniones, que lo dotan de una mayor resistencia, reduciendo los riesgos de roturas o grietas, y además se disminuye la cantidad necesaria de material para su aplicación en el futuro con novedosas ventajas mecánicas únicas. Esta composición a modo cáscara autoensamblable, es la que determina la especial resistencia del material y su relación con el peso.
Para conseguir la función del autoensamblado, se mezclan dos materiales que no son capaces de disolverse ni mezclarse entre sí, provocando un estado caótico desordenado. Cuando se calienta con extrema precisión, la mezcla se polimerizan los materiales bloqueando su geometría dando como resultado una plantilla porosa que se recubre, de la cual se retira luego el segundo polímero. El resultado es la red ligera de nano-cáscara o nano-shell, como la han llamado en el artículo de PNAS, del que es autor el profesor de mecánica y materiales en ETH Zurich Dennis M. Kochmann, también asociado visitante en el sector aeroespacial en Caltech.
