nácar, el material con brillo arcoíris que recubre el interior de los mejillones y otras conchas de moluscos, es conocido como el material más resistente de la Tierra. Ahora, un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Michigan ha revelado precisamente cómo funciona, en tiempo real.
más comúnmente conocido como nácar, la combinación de dureza y resistencia de nácar ha desconcertado a los científicos durante más de 80 años., Si los humanos pudieran imitarlo, podría conducir a una nueva generación de materiales sintéticos ultra fuertes para estructuras, implantes quirúrgicos e innumerables otras aplicaciones.
«Cómo los moluscos pueden hacer un material tan resistente en el entorno natural del océano ha desconcertado a generaciones de científicos», dijo Robert Hovden, profesor asistente de Ciencia e ingeniería de materiales en U-M y autor del artículo. «Los humanos podemos fabricar materiales más resistentes utilizando entornos no naturales, por ejemplo, calor y presión extremos. Pero no podemos replicar el tipo de nanoingeniería que los moluscos han logrado., La combinación de los dos enfoques podría conducir a una nueva generación espectacular de materiales, y este documento es un paso en esa dirección.»
utilizando microscopía electrónica y técnicas de microindentación en el Centro de Michigan para la caracterización de materiales de U-M, los científicos de materiales descubrieron una arquitectura a nanoescala de material orgánico e inorgánico que combina las mejores propiedades de capas y sólidos, dureza y resistencia, en un supermaterial casi indestructible. Un artículo detallando los nuevos descubrimientos fue publicado el 23 de octubre en Nature Communications.,
Los investigadores han conocido los conceptos básicos sobre el nácar durante décadas: está hecho de «ladrillos» microscópicos de un mineral llamado aragonita, mezclados con un «mortero» hecho de material orgánico. Esta disposición de ladrillos y mortero claramente le da resistencia, pero el nácar es mucho más resistente de lo que sugieren sus materiales. El equipo de Hovden, que incluía al Asistente de investigación graduado en Ciencias de los materiales de U-M, Jiseok Gim, así como geoquímicos de la Universidad Macquarie de Australia y de otros lugares, trabajaron juntos para descifrar el misterio.,
Usando diminutos Micro-indentadores piezoeléctricos, pudieron ejercer fuerza sobre las conchas mientras estaban bajo un microscopio electrónico y ver lo que sucedía en tiempo real. Revelaron una estructura que se recupera del impacto con más finura de lo que nadie imaginó.
encontraron que los «ladrillos» son en realidad tabletas de varios lados de solo unos pocos cientos de nanómetros de tamaño. Normalmente, estas tabletas permanecen separadas, dispuestas en capas y amortiguadas por una fina capa de mortero orgánico.,»Pero cuando se aplica estrés a las cáscaras, el «mortero» se aplasta y las tabletas se bloquean, formando lo que es esencialmente una superficie sólida. Cuando se elimina la fuerza, la estructura se recupera, sin perder ninguna fuerza o resistencia.
esta resistencia distingue al nácar incluso de los materiales diseñados por el hombre más avanzados. Los plásticos, por ejemplo, pueden recuperarse de un impacto, pero pierden parte de su fuerza cada vez. Nácar no perdió ninguno de su resistencia en impactos repetidos en hasta el 80% de su fuerza de producción.