El titanio no flota . La aleación Ti-6Al-4V utilizada habitualmente en ingeniería tiene una densidad aproximada de 4.430 kilogramos por metro cúbico, más de cuatro veces la del agua. Sin embargo, investigadores australianos encontraron una forma de utilizarla para fabricar estructuras que permanecen en la superficie incluso después de agrietarse. La solución no consiste en crear una nueva aleación milagrosa.
El equipo de la Universidad RMIT modificó la arquitectura interna del material: imprimió en 3D una red de finas barras huecas de titanio y rellenó sus conductos con espuma expansiva de poliuretano. El resultado es un metamaterial híbrido en el que el titanio soporta las cargas mientras la espuma impide que el agua invada los pequeños canales internos. El exterior continúa siendo abierto y permeable, pero el conjunto conserva suficiente gas atrapado para mantenerse a flote. El agua puede atravesarlo sin conseguir que se hunda © Nature.
La paradoja está en su estructura . Una celosía metálica puede parecer extremadamente ligera porque buena parte de su volumen está vacío. El problema es que, al sumergirla, el agua ocupa esos espacios y elimina la ventaja que aparentemente proporcionaba su baja densidad. Los investigadores resolvieron esa dificultad mediante soportes huecos interconectados.
El agua puede circular libremente por los grandes espacios de la celosía, pero no penetra en los conductos rellenos de espuma de célula cerrada. El estudio publicado en Advanced Materials introduce además el concepto de “densidad esquelética”. En lugar de contabilizar todos los huecos visibles, esta medición considera únicamente las partes capaces de desplazar el agua: las paredes de titanio y los canales sellados con espuma. La regla es sencilla: si esa densidad efectiva queda por debajo de la del líquido, la estructura puede flotar aunque el agua atraviese sus aberturas exteriores.
Las muestras permanecieron en agua dulce durante más de dos meses sin mostrar una pérdida significativa de flotabilidad. Pero la prueba más llamativa comenzó cuando el equipo decidió romperlas. La agrietaron, fracturaron una capa completa y continuó flotando © RMIT. Una carcasa hueca convencional tiene un punto débil.
Basta con que aparezca una grieta para que el agua entre, sustituya al aire y provoque que toda la pieza termine hundiéndose. En el material de RMIT , la flotabilidad no depende de una única cámara estanca. Está distribuida entre numerosos conductos diminutos protegidos por espuma. Los investigadores comprimieron las muestras hasta causar grietas en las uniones, roturas estructurales y el fallo completo de una capa de la celosía.
A pesar de los daños, algunas continuaron flotando. Solo se hundieron después de ser aplastadas y compactadas de forma extrema. Esa tolerancia podría resultar especialmente útil para objetos expuestos a oleaje, golpes o colisiones. La Universidad RMIT informa además de que la estructura fue un 70% más resistente que el acero inoxidable 316L y el polietileno de alta densidad cuando los materiales se compararon con la misma densidad global.
No significa que cualquier pieza sea automáticamente más fuerte que una de acero: la ventaja aparece en la relación entre resistencia y peso. La primera boya funciona, pero todavía cabe en una mano El equipo fabricó una boya experimental de apenas 100 milímetros de altura y 85 de anchura. La pieza se mantuvo estable en agua marina en movimiento y soportó inclinaciones de hasta 45 grados sin necesitar una carcasa sellada ni elementos adicionales de flotación. En otra prueba permaneció dos semanas sumergida en agua de mar natural de Port Phillip Bay, en Melbourne.
Perdió aproximadamente un 0,15% de su masa y su resistencia disminuyó menos de un 1%. Los resultados son prometedores, pero todavía no demuestran que el material pueda sobrevivir durante años en mar abierto. El próximo desafío será fabricar piezas más grandes, introducir la espuma de manera uniforme en redes internas mucho más extensas y comprobar su resistencia prolongada frente a la corrosión. Si supera esas barreras, este titanio híbrido podría terminar en boyas oceanográficas, sensores climáticos, embarcaderos y equipos para energía marina.
Su mayor virtud no sería simplemente flotar, sino continuar haciéndolo cuando una estructura convencional ya habría comenzado a hundirse.