Consiguen un grafeno 3D diez veces más fuerte que el acero

Llevamos tantos años hablando del llamado “material del futuro” que parece que nunca llega ese mesías que va a salvar la humanidad de los viejos materiales del siglo pasado. Pero este benefactor de grandes poderes y múltiples aplicaciones llamado grafeno nos sigue ofreciendo grandes novedades en los laboratorios.

Un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha diseñado uno de los materiales más fuertes y ligeros que se conocen, comprimiendo y fusionando precisamente escamas de grafeno, la lámina bidimensional de átomos de carbono. El nuevo material tiene una densidad del 5% y puede ser diez veces más fuerte que el metal.

A partir de un modelo informático de alta precisión, los científicos imprimieron en 3D cubos diatómicos (aquellos que están formados por dos átomos del mismo elemento químico) para representar la estructura del material, con el fin de posteriormente someterlos a pruebas de presión.

La forma cúbica es importante: además de parecer una esponja magenta, tiene una naturaleza porosa que muestra que hay algo más que un área superficial, lo que significa que tiene una fuerza mayor con un peso menor.

Los distintos cubos que probaron reaccionaron de forma distinta dependiendo de su tamaño. Así, los que tenían paredes y pliegues más gruesos tuvieron menos estabilidad cuando se le aplicaba más presión, mientras que los más finos se fueron rompiendo de forma mucho más controlada, manteniendo su forma original prácticamente hasta el final de la prueba.

Esto último sucede porque las paredes más delgadas permiten que la estructura se deforme gradualmente, mientras que las más gruesas almacenan la energía que provoca su deformación. Por lo tanto, la clave no está sólo en el material, sino también en su forma, que contribuye a mejorar su fuerza.

“La geometría es el factor dominante”, afirman desde el MIT. Es como una hoja de papel, con escasa fuerza cuando está lisa, pero que consigue más cuando se coloca con alguna forma.

Los resultados, publicados en 'Science Advances', confirman una de las tesis sobre el potencial de estas estructuras ligeras que hasta el momento los experimentos de laboratorio no habían conseguido confirmar con resultados de esta magnitud.

Los investigadores afirman que pueden tener aplicaciones para usos que requieran de una combinación de fuerza extrema y peso ligero, aprovechando también la transparencia y la conductividad eléctrica del grafeno, en puentes de hormigón, por ejemplo.

Las partículas de polímero o de metal se podrían usar como plantilla y se pueden recubrir con grafeno con un depósito de vapor químico antes de aplicarle las pruebas de calor y presión. Después, se eliminaría el polímero para dejar sólo la estructura ligera y superfuerte del grafeno en 3D en su lugar.