Arriba: Nácar brillante de abulón arrastrado a tierra.
La estructura del nácar produce una resistencia excepcional
Científicos de la Universidad McGill han desarrollado un vidrio más fuerte y resistente, inspirado en la capa interna de las conchas de los moluscos. En lugar de romperse con el impacto, el nuevo material tiene la resistencia del plástico y podría usarse en el futuro para mejorar las pantallas de los teléfonos celulares, entre otras aplicaciones.
Si bien técnicas como el templado y el laminado pueden ayudar a reforzar el vidrio, son costosas y ya no funcionan una vez que se daña la superficie.
"Hasta ahora, existían compensaciones entre alta resistencia, tenacidad y transparencia. Nuestro nuevo material no solo es tres veces más fuerte que el vidrio normal, sino que también es más de cinco veces más resistente a las fracturas", dice Allen Ehrlicher, profesor asociado en el Departamento de Bioingeniería de la Universidad McGill.
La naturaleza como maestra del diseño
Inspirándose en la naturaleza, el científico creó un nuevo material compuesto de vidrio y acrílico que imita al nácar o madreperla. "La naturaleza es un maestro del diseño. Estudiar la estructura de los materiales biológicos y comprender cómo funcionan ofrece inspiración, y a veces soluciones, para nuevos materiales", dice Ehrlicher.
"Sorprendentemente, el nácar tiene la rigidez de un material rígido y la durabilidad de un material blando, lo que le da lo mejor de ambos mundos", explica. "Está hecho de piezas rígidas de materia similar a la tiza que están cubiertas con proteínas blandas que son altamente elásticas. Esta estructura produce una resistencia excepcional, haciéndola 3.000 veces más resistente que los materiales que la componen".
Imagen: (A) Compuesto de vidrio (sin estrategia de coincidencia de índice a la izquierda y con coincidencia de índice a la derecha), (B) Microestructura del compuesto de vidrio, (C) Vista de la capa nacarada en concha de abulón rojo y (D) Microestructura de nácar.
Los científicos tomaron la arquitectura del nácar y la replicaron con capas de escamas de vidrio y acrílico, produciendo un material excepcionalmente fuerte pero opaco que se puede producir de manera fácil y económica. Luego dieron un paso más para hacer que el compuesto fuera ópticamente transparente.
"Al ajustar el índice de refracción del acrílico, hicimos que se mezclara perfectamente con el vidrio para hacer un compuesto verdaderamente transparente", dice el autor principal Ali Amini, investigador postdoctoral en McGill. Como próximos pasos, planean mejorarlo incorporando tecnología inteligente que permita que el vidrio cambie sus propiedades, como el color, la mecánica y la conductividad.
Imagen: (A) microestructura del compuesto de vidrio y (B) microestructura del nácar.
Invención perdida del vidrio flexible
El vidrio flexible es supuestamente un invento perdido de la época del reinado del emperador romano Tiberio César. Según populares relatos históricos de los autores romanos Cayo Plinio Segundo y Petronio, el inventor llevó ante el Emperador un cuenco para beber hecho de ese material. Cuando se puso a prueba el cuenco para romperlo, solo se abolló en lugar de romperse.
Después de que el inventor juró que era la única persona que sabía cómo producir el material, Tiberio hizo ejecutar al hombre, temiendo que el vidrio devaluara el oro y la plata porque podría ser más valioso.
"Cuando pienso en la historia de Tiberio, me alegro de que nuestra innovación material lleve a la publicación en lugar de a la ejecución", dice Ehrlicher.
La investigación se publica en línea en Science: Centrifugation and index matching yield a strong and transparent bioinspired nacreous composite
