¿Os acordáis de Futurama, y en concreto de una de sus "películas" -que en realidad eran mini temporadas condensadas cuando la Fox estaba barajando el retorno de la serie tras su cierre al final de la sexta-, "La Bestia con un millón de Espaldas"? Pues en ella había un chiste o gag bastante divertido por lo exagerado que era: el escudo de "diamondium" o de "diamondillium" que los profesores Fansworth y Westroun desarrollaron para proteger la Tierra del monstruo que daba nombre al film y que estaba hecho de diamante. Bromas aparte, estas joyas son verdaderamente la substancia más dura que existe en nuestro mundo, pero eso no significa que sean indestructibles. Como cualquier mineral con una base cristalina, son susceptibles resquebrajarse, agrietarse, o hacerse añicos si se aplica la suficiente fuerza y presión sobre ellos.
Lo cual no ha impedido que tengan múltiples aplicaciones prácticas en muchos ingenios (¿Cómo os quedáis si os digo que los tornos que muchos dentistas utilizan para curaros algunos tipos de caries están hechos de una aleación hecha con esta cara joya?). Pero ahora se ha producido un avance importante en el estudio y el refuerzo de esta substancia. Uno que podría ampliar la posibilidades del ser humano para la exploración aeroespacial entre otras y que hace que la dureza de las aleaciones que incluyen este mineral alcancen un dureza cinco veces superior a la que existe actualmente: el "injerto" de nanotubos de carbono que les permite no sólo ser lo suficientemente rígidos para aguantar un golpe, pero a la vez los dotan de flexibilidad para poder "deformarse" lo justo para no romperse. Nanotubos de carbono, la armadura interna del diamante Esta ocurrencia es obra de un equipo del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias y de la Universidad de Beihang.
Han publicado en Nature Synthesis un compuesto que multiplica por cinco la resistencia a la fractura del diamante sin renunciar a su dureza característica, un problema que la comunidad científica llevaba más de veinte años intentando resolver sin demasiado éxito. En esencia han rellenado los huecos que hay entre los granos del diamante con nanotubos de carbono de pared múltiple y sometieron la mezcla a 2000 °C y 15 GPa de presión, las condiciones extremas que se usan para sintetizar diamante artificial. No es algo que toque la estructura interna cristalina, sino un añadido a la estructura molecular. Después de "inyectar" esos nanotubos de carbono se ha podido observar -ocupando apenas entre un 3 y un 6% del volumen total de la joya o la aleación hecha de diamante- que funciona de forma parecida a las varillas de acero dentro del hormigón armado.
En teoría, y al ser los nanotubos láminas de grafeno enrolladas, deberían deslizarse sobre ellos mismos y no ser capaces de transmitir la fuerza necesaria al compuesto para absorber y mitigar la fuerza un impacto potente. Pero bajo las condiciones antes mencionadas de su aplicación -altas temperaturas y presión- hacen que una parte de los nanotubos se transforme parcialmente en diamante, creando una zona de transición con enlaces químicos mixtos entre ambos tipos de carbono. Los investigadores lo confirmaron con microscopía electrónica de alta resolución. Esta "soldadura" a nivel atómico es la que permite que el refuerzo, por fin, aguante tirones en vez de resbalar.
Micro palancas ahora ¿cascos para naves de exploración mañana? Con estos resultados, el compuesto sale de la categoría de material extremadamente frágil y se acerca a la de las cerámicas técnicas más avanzadas, sin perder la dureza que hace del diamante lo que es. Conviene aclarar que las pruebas se hicieron sobre micropalancas de apenas diez micrómetros, no sobre piezas de tamaño industrial, así que escalar el proceso sigue siendo la asignatura pendiente antes de pensar en brocas de perforación o componentes aeroespaciales resistentes a impactos. Ahí es donde este tipo de material empieza a sonar interesante.
Cualquier ingenio que viaje por el espacio está expuesto a un tipo de agresión muy particular: impactos puntuales de micro meteoritos, o restos de basura espacial, que viajan a velocidades de varios kilómetros por segundo. No es un golpe fuerte y sostenido, es un impacto breve y muy localizado, exactamente el escenario en el que un material duro pero frágil como el diamante puro falla: aguanta la penetración, pero se agrieta y se astilla con el golpe. Pero con esta nueva aleación, un recubrimiento o componente que combine esa dureza extrema con una tenacidad multiplicada por cinco resistiría mejor ese tipo de impactos sin fracturarse, algo que ni el diamante natural ni la mayoría de cerámicas técnicas actuales consiguen con garantías. El otro escenario donde esto importa es la reentrada atmosférica y las zonas de un vehículo sometidas a presiones y temperaturas extremas de forma simultánea, como los bordes de ataque de una nave o ciertos componentes de motores.
Ahí el material no solo tiene que ser duro, tiene que absorber tensiones repetidas sin fisurarse progresivamente con cada ciclo térmico. El propio equipo chino apunta a esa dirección al mencionar aplicaciones aeroespaciales aunque insistimos que todavía queda el paso de escalar el proceso de fabricación sin perder esas propiedades. No obstante, el mecanismo, por primera vez, funciona tal y como se había imaginado sobre el papel, y sobre ese capítulo o película tan disparatada como divertida de la parodia futurista de Matt Groening. En 3DJuegos | Jensen Huang y su filosofía sobre el esfuerzo a los 62 años: "La gente que entrena para los Juegos Olímpicos también se queja" En 3DJuegos | Confucio, filósofo chino: "Tenemos dos vidas y la segunda empieza cuando nos damos cuenta de que solo tenemos una"