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200 veces más fuerte vidrio inspirado en conchas marinas

ciencia 200 veces más fuerte vidrio inspirado en conchas marinas

ОТ АТЕИСТА К СВЯТОСТИ (Mayo 2019).

Anonim

Al observar las microgrietas encontradas en el nácar, los investigadores canadienses han desarrollado un vidrio bioinspirado que es más resistente al agrietamiento que el vidrio ordinario. El proceso también funcionaría para otros materiales frágiles, como la cerámica o ciertos polímeros.

El vidrio se rompe fácilmente. Un día, este puede no ser el caso: los investigadores han logrado hacer que el vidrio sea más resistente creando microgrietas. © Jef Poskanzer, Flickr, cc por sa 2.0

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La madre naturaleza es una buena consejera. Después de los combos de natación o los adhesivos, aquí podrían beneficiarse del trabajo realizado en biomimética. Esto es sugerido por un equipo de investigadores dirigido por François Barthelat en la Universidad McGill (Montreal, Canadá). En la revista Nature Communications, explican cómo aumentar la resistencia del vidrio unas 200 veces (su capacidad para resistir la propagación de una grieta) para deshacerse de su desagradable y frágil reputación.

"Los mariscos están hechos de 95% de carbonato de calcio, un material muy friable en su forma pura ", explica François Barthelat, investigador de la Universidad McGill. Pero la madreperla que cubre el interior de algunas conchas muestra piezas diminutas que son como bloques de Lego. La madreperla es conocida por su tristeza y dureza, y es por eso que su estructura ha sido estudiada durante dos décadas. De hecho, los dientes, como el nácar, tienen una combinación de rigidez (resistencia a la deformación) y dureza inigualable en los materiales sintéticos.

En el pasado, la producción de madreperla sintética demostró ser más compleja de lo esperado. Para François Barthelat, esto equivale a "intentar construir una pared con Lego microscópico" .El investigador y sus colegas prefirieron otro enfoque, y estudiaron las debilidades internas de los muros de tierra con forma de grieta y la estructura de los bordes de este material. Luego grabaron estructuras similares en portaobjetos de vidrio, como los que se utilizan para observar muestras de microscopios ópticos. Los resultados excedieron sus expectativas.

Investigadores de la Universidad McGill han recurrido a las estructuras de tiza y naturaleza que se encuentran en los mariscos para encontrar una forma de endurecer el vidrio, el material de ruptura por excelencia. © François Barthelat

Microfisuras en el vidrio para digerir mejor … grietas

Mediante este proceso, obtuvieron una tenacidad 200 veces mayor que la de los cubreobjetos de vidrio estándar. El ingrediente mágico es la forma de las micro grietas que se han grabado, con un patrón en forma de rompecabezas con bordes ondulados en la superficie del vidrio de borosilicato. Por lo tanto, podrían evitar que una grieta crezca y se disemine. En un segundo paso, los investigadores llenaron las microfisuras grabadas con poliuretano. Pero tal como lo confió François Barthelat, esta medida no es esencial.

¿De dónde viene la elección de las lamas del microscopio, en lugar del vidrio, o la que compone algunos recipientes? Este es el medio que se nos viene a la mente (los investigadores de laboratorio). No importa: dicen que su descubrimiento se puede adaptar a cualquier tamaño de vidrio. "Elegimos cuidar la vitrina porque queríamos trabajar con un material frágil arquetípico. Pero tenemos planes de trabajar en cerámica y polímeros . "

"Ahora sabemos que podemos hacer que el vidrio y otros materiales sean más resistentes mediante el uso de patrones de microfisuras para guiar grietas macroscópicas, y al mismo tiempo absorber la energía de un impacto", dice François Barthelat. Este trabajo lo demuestra: el conocimiento físico, etimológicamente el de la naturaleza, merece su nombre. "La observación de la naturaleza claramente puede traer mejoras a los diseños inventados por el hombre. "

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