Investigadores de la Universidad de Pensilvania han creado las placas más finas que pueden ser recogidas y manipuladas con la mano, en la carrera por nuevos materiales más delgados, ligeros y fuertes.
A pesar de ser miles de veces más finas que una hoja de papel y cientos de veces más delgadas que el film transparente o el papel de aluminio doméstico, estas nuevas placas onduladas de óxido de aluminio son capaces de recuperar su forma original después de ser dobladas y retorcidas.
Otros materiales comparables se enroscan inmediatamente en sí mismos, y se atascan en formas deformadas si no se estiran en un marco o consiguen el respaldo de otro material.
Ser capaz de mantener la forma sin apoyo adicional permitiría a este material ser utilizado en aviación y otras aplicaciones estructurales donde el bajo peso es una virtud capital.
El estudio fue dirigido por Igor Bargatin, profesor asistente de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicada en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Pensilvania. Los hallazgos han sido publicados en la revista Nature Communications.
"Los materiales en la nanoescala son a menudo mucho más fuertes de lo que se espera, pero pueden ser difíciles de usar en la macroescala", dijo Bargatin. "Hemos creado esencialmente una placa independiente que tiene un espesor de nanoescala, pero es lo suficientemente grande como para ser manejado con la mano. Eso no se ha hecho antes."
"Nuestra idea era utilizar una fabricación en corrugado. Eso significa que las estructuras que hacemos ya no son totalmente planas, en cambio, tienen una forma tridimensional que se parece a un panal, pero son planas y contiguas y completamente independientes. Es como un cartón de huevos, pero en la nanoescala", dijo Purohit.
Las nuevas placas tienen entre 25 y 100 nanómetros de espesor y están hechas de óxido de aluminio, dispuestas por capas atómicas para lograr un control preciso del espesor y su forma distintiva de nido de abeja. Una vez terminado ese trabajo, la ondulación de las placas proporciona una mayor rigidez y tiene menos riesgos de que aparezcan grietas que si fuera planas.
Esta facilidad de deformación está ligada a otro comportamiento que hace que estas películas ultrafinas sean difícil de usar en condiciones controladas de exterior: tienen la tendencia a ajustarse a la forma de cualquier superficie y se adhieren a ella debido a fuerzas de Van der Waals. Una vez pegadas, son difíciles de retirar sin dañarlas.
"Las alas de los insectos son de unas pocas micras de espesor, y no pueden ser más delgadas porque están hechos de células", dijo Bargatin. "El material del ala más delgada hecha por el hombre que conozco se hizo mediante el depósito de una película de Mylar en un marco, y tienen aproximadamente la mitad de un micrón de espesor. Nuestras placas pueden ser diez o más veces más delgadas, y no es necesario un marco. Como resultado, pesan tan poco como una décima parte de un gramo por metro cuadrado".
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