La naturaleza es muy sabia y ha servido de inspiración para infinidad de cosas que utilizamos en nuestro día a día. El velcro, los nuevos pegamentos o el tren bala japonés son solo algunos ejemplos de cosas que tenemos gracias a la inspiración de la naturaleza que ahora vuelve a sorprendernos. Y es que unos investigadores han encontrado en la estructura de las conchas de nácar la inspiración necesaria para desarrollar un cemento mucho, pero muchísimo más resistente que el cemento estándar.
Las conchas de nácar. Además de ser muy bonitas y darnos diversión cuando las vamos recogiendo mientras pasemos por la playa, las conchas de nácar están construidas de una forma muy curiosa. Tal y como explican los investigadores de la Universidad de Princeton, Shashank Gupta y Reza Moini, a nivel microscópico "el nácar está formado por tabletas hexagonales del duro mineral aragonito pegadas entre sí por un biopolímero blando".
El aragonito es una de las formas cristalinas del carbonato de calcio (CaCO3) y se encuentra en las conchas de prácticamente todos los moluscos, así como en los esqueletos de los corales. Su disposición en forma de tableta hexagonal contribuye a la resistencia del nácar, mientras que el biopolímero aporta flexibilidad y resistencia a las grietas.
Reza Moini a la izquierda y Shashank Gupta a la derecha | Imagen: Universidad de Princeton
¿Cómo funciona? Según los dos investigadores, "el mecanismo de endurecimiento consiste en el deslizamiento de las tabletas de aragonito bajo tensión, lo que, junto con otros mecanismos, permite al nácar disipar la energía". Si combinamos esto con la desviación de las grietas y la deformación del biopolímero, el nácar se convierte en un material capaz de soportar enormes tensiones mecánicas sin perder su integridad.
¿Y si... lo hacemos igual? Usando el nácar como base, Moini y Gupta desarrollaron un compuesto usando materiales de construcción convencionales, a saber la pasta de cemento Portland y polivinilsiloxano. Es posible que te suene, ya que se usa en odontología para hacer los moldes de las prótesis dentales. En pocas palabras, alternaron capas de cemento con finas capas del polímero para formar tres tipos de vigas con diferentes estructuras.
Así luce la viga de cemento desarrollada con este nuevo material | Imagen: Universidad de Princeton
Resultado. Una de las vigas estaba formada por pastillas hexagonales separadas y conectadas por la capa de polímero, de la misma forma que el aragonito se deposita sobre la capa de biopolímero en el nácar. En comparación con una viga de pasta de cemento sólida, la viga hecha con este nuevo material demostró ser 19 veces más dúctil y 17 veces más resistente a las grietas sin perder resistencia.
Hablemos del futuro. Aunque el descubrimiento tiene un enorme potencial, los investigadores de Princeton asegura que los hallazgos "se basan en condiciones de laboratorio" y que se necesita más trabajo. Además, quieren trabajar para ver si esta técnica podría emplearse en otros materiales, como la cerámica.
Imágenes | Universidad de Princeton
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