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Científicos de la Universidad McGill desarrollan un vidrio más fuerte y resistente, inspirado en la capa interna de las conchas de los moluscos. En lugar de romperse tras un impacto, el nuevo material tiene la elasticidad del plástico y podría utilizarse para mejorar las pantallas de los teléfonos móviles en el futuro, entre otras aplicaciones.
Aunque técnicas como el templado y el laminado pueden ayudar a reforzar el vidrio, son costosas y dejan de funcionar una vez que la superficie está dañada. "Hasta ahora había que elegir entre alta resistencia, dureza y transparencia. Nuestro nuevo material no sólo es tres veces más fuerte que el vidrio normal, sino también más de cinco veces más resistente a las fracturas", afirma Allen Ehrlicher, profesor asociado del Departamento de Bioingeniería de la Universidad McGill.
La naturaleza como maestra del diseño
Inspirándose en la naturaleza, el científico creó un nuevo material compuesto de vidrio y acrílico que imita el nácar o madreperla. "La naturaleza es una maestra del diseño. El estudio de la estructura de los materiales biológicos y la comprensión de su funcionamiento ofrecen inspiración, y a veces planos, para nuevos materiales", dice Ehrlicher.
"Sorprendentemente, el nácar tiene la rigidez de un material rígido y la durabilidad de un material blando, lo que le confiere lo mejor de ambos mundos", explica. "Está formado por piezas rígidas de materia calcárea que están recubiertas de proteínas blandas de gran elasticidad. Esta estructura produce una resistencia excepcional, haciéndola 3.000 veces más dura que los materiales que la componen".
Los científicos tomaron la arquitectura del nácar y la reprodujeron con capas de escamas de vidrio y acrílico, dando lugar a un material excepcionalmente fuerte y a la vez opaco que puede producirse de forma fácil y económica. A continuación, dieron un paso más para que el compuesto fuera ópticamente transparente. "Ajustando el índice de refracción del acrílico, conseguimos que se mezclara perfectamente con el vidrio para crear un compuesto verdaderamente transparente", explica el autor principal, Ali Amini, investigador postdoctoral de McGill. Como próximos pasos planean mejorarlo incorporando tecnología inteligente que permita al vidrio cambiar sus propiedades, como el color, la mecánica y la conductividad.
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| (A) Microestructura del compuesto de vidrio y (B) Microestructura del nácar. Crédito: Universidad McGill |
Invención perdida del vidrio flexible
El vidrio flexible es supuestamente un invento perdido de la época del emperador romano Tiberio César. Según los relatos históricos populares de los autores romanos Gaius Plinius Secundus y Petronius, el inventor llevó ante el emperador un cuenco para beber hecho de este material. Cuando el cuenco fue puesto a prueba para romperlo, sólo se abolló en lugar de hacerse añicos.
Después de que el inventor jurara que era la única persona que sabía cómo producir el material, Tiberio mandó ejecutar al hombre, temiendo que el vidrio devaluara el oro y la plata porque podría ser más valioso.
"Cuando pienso en la historia de Tiberio, me alegro de que nuestra innovación material conduzca a la publicación y no a la ejecución", dice Ehrlicher.
Fuentes, créditos y referencias:
Ali Amini et al, Centrifugation and index matching yield a strong and transparent bioinspired nacreous composite, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abf0277
Imágen: (A) Compuesto de vidrio (sin estrategia de indexación a la izquierda y con indexación a la derecha), (B) Microestructura del compuesto de vidrio, (C) Vista de la capa de nácar en la concha de abalón rojo, y (D) Microestructura del nácar. Crédito: Universidad McGill