La búsqueda de nuevos materiales es ardua y constante. Los necesitamos para construir cosas mejores, más ligeras y resistentes. Especialmente ahora que tenemos la determinación de viajar a nuevos planetas. Y, en esta intensa aventura tecnológica, ¿con qué materiales nos hemos topado? A día de hoy, hemos avanzado muchísimo en nuestro conocimiento sobre las sustancias más útiles de las que disponemos. ¿Cuáles son, a estas alturas, los materiales más duros del mundo?
En busca del material más duro de la Tierra
El pasado año, el Massachusetts Institute of Technology, o MIT, desvelaba una de sus creaciones más sofisticadas: un material diez veces más resistente que el acero con apenas el 5% de su densidad. En realidad, esta sustancia está basada en las propiedades ya conocidas del grafeno.
El grafeno consiste en anillos bidimensionales de carbono, es decir, un material que puede formar hojas del grosor de un átomo, lo que les da una resistencia inigualable. El problema es que una estructura que es bidimensional es muy difícil que resulte práctica en un mundo de tres dimensiones.
Para superar esta barrera, los investigadores del MIT han conseguido introducir "copos" de este material formando un sistema parecido a una malla irregular. Con esto se libran del problema de trabajar solo con dos dimensiones. Pero, además, han descubierto que esta solución proporciona aún más resistencia al grafeno en sí.
De hecho, este material es, como decíamos, mucho más resistente que el acero, uno de los metales más duros del mundo, con una capacidad única de aguantar los esfuerzos. Esta amalgama de grafeno es, por el momento, el material más resistente conocido por el ser humano.
El carbono sigue ostentando el récord
Por ahora, el carbono es la sustancia más resistente, hablando de forma general. La forma que tienen sus átomos de unirse entre sí genera estructuras tremendamente fuertes: el diamante, los carburos o el grafeno son los mejores ejemplos de ello.
Esto se debe a que son moléculas muy ordenadas en las que se unen entre sí a los átomos que las conforman. Estos átomos están ligados mediante enlaces muy fuertes, lo que implica que romperlos es muy difícil. De este sistema ordenado y fuertemente enlazado proviene su resistencia.
Esto también ocurre con los metales, que forman estructuras cristalinas. Esto quiere decir que, como el carbono, se ordenan y forman entre sus átomos fuertes conexiones que le confieren mucha estabilidad a todo el sistema.
El carbono, sin embargo, es un elemento relativamente ligero en comparación con metales como el hierro o el acero. Por esta razón, las estructuras resistentes más exitosas suelen estar hechas con este elemento en concreto, que permite crear sustancias duras y resistentes, pero a la vez livianas y más fáciles de manejar.
¿Cuáles son los materiales más duros que conocemos?
A pesar de nuestros esfuerzos por conseguir mejores y más resistentes materiales, resulta que la naturaleza es la verdadera especialista en eso. Entre las sustancias más resistentes y duras que tenemos en nuestro haber, una gran mayoría corresponde a estructuras que se producen de forma natural.
Por ejemplo, la seda de araña sigue siendo material fascinante, casi misterioso, diez veces más duro que el kevlar y cientos de veces más ligero. Un hilo de seda de araña que rodease todo el ecuador del planeta, con sus miles de kilómetros, pesaría menos de 500 gramos.
Antes hemos hablado de los carburos, cuya combinación entre carbono y otros metales forma estructuras tremendamente resistentes. En concreto, por ejemplo, el carburo de silicio forma una estructura parecida a la del diamante y llega a alcanzar valores de dureza similares.
La lonsdaleíta es un mineral formado por, efectivamente, carbono. A diferencia de otras sustancias similares, este material se encuentra frecuentemente en meteoritos y posee una estructura hexagonal un tanto especial, ya que tiene una forma semejante al diamante (que es tetragonal).
Pero también existen materiales artificiales sorprendentes. Desde el nano-kevlar, hasta el nitruro de boro, pasando por el registrado "dyneema", que es un polietileno termoplástico, o diversos cristales metálicos, la cantidad de sustancias increíblemente resistentes son muchas. Y cada vez más. Este aspecto a veces olvidado es esencial en nuestro avance.
Porque, como decíamos, ahora que tenemos toda nuestra atención puesta en las estrellas, no solo vamos a necesitar naves más potentes y sondas más eficientes. También requerimos materiales lo suficientemente resistentes y livianos para poder construirlas y llegar aún más lejos.