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Los científicos han desarrollado un nuevo material capaz de resistir impactos supersónicos. Créditos: Depositphotos
Los materiales disipadores de energía extrema son esenciales para diversas aplicaciones. El ejército y la policía necesitan blindajes balísticos para garantizar la seguridad de su personal. En cambio, la industria aeroespacial requiere materiales que permitan capturar, conservar y estudiar proyectiles de hipervelocidad. Sin embargo, las normas actuales de la industria presentan al menos una limitación inherente.
Para resolver estas limitaciones, científicos de la Universidad de Kent han creado y plantado un nuevo y revolucionario material amortiguador capaz de detener impactos supersónicos.
La familia TSAM (Talin Shock Absorbing Materials) de materiales innovadores basados en proteínas es el primer caso conocido de material SynBio (o de biología sintética) capaz de desviar impactos de proyectiles supersónicos. Esto permite crear materiales avanzados de captura de proyectiles y blindajes antibalas para analizar los efectos a velocidades extremadamente altas en el espacio y la alta atmósfera (astrofísica).
Los científicos utilizaron proteínas que han evolucionado durante milenios para permitir una disipación adecuada de la energía. Incorporaron una forma recombinante de la proteína mecanosensible talina en una unidad monomérica. La reticularon, lo que dio lugar a la producción del primer ejemplo conocido de material amortiguador de talina (TSAM).
El profesor Ben Goult explicó: "Nuestro trabajo sobre la proteína talina, que es el amortiguador natural de las células, ha demostrado que esta molécula contiene una serie de dominios binarios de conmutación que se abren bajo tensión y se repliegan de nuevo una vez que ésta disminuye. Esta respuesta a la fuerza confiere a la talina sus propiedades moleculares amortiguadoras, protegiendo a nuestras células de los efectos de grandes cambios de fuerza. Cuando polimerizamos la talina en un TSAM, descubrimos que las propiedades amortiguadoras de los monómeros de talina dotaban al material de propiedades increíbles".
A continuación, el equipo utilizó este material de hidrogel para demostrar el uso práctico de los TSAM sometiéndolo a impactos supersónicos a 1,5 km/s, una velocidad superior a la de la boca de fuego de las armas de fuego, que suele oscilar entre 0,4 y 1,0 km/s, y a la velocidad a la que impactan los desechos espaciales, tanto naturales como artificiales. Los científicos también descubrieron que los TSAM pueden preservar estos proyectiles tras el impacto, además de desviar el impacto de partículas de basalto (60 M de diámetro) y trozos más grandes de metralla de aluminio.
La mayoría de los chalecos antibalas que se utilizan hoy en día son voluminosos, con una cara de cerámica y una parte posterior de material compuesto reforzado con fibra. Además, aunque este blindaje es bueno para detener las balas y los restos volantes, es ineficaz para detener la energía cinética, que puede causar traumatismos físicos al cuerpo que se encuentra bajo el blindaje.
Además, debido a su reducida integridad estructural, este blindaje suele sufrir daños permanentes tras un impacto, a menos que se siga utilizando. Esto hace que el uso de TSAM en los nuevos diseños de blindaje sea un sustituto viable de las tecnologías convencionales existentes, ya que ofrece un blindaje más ligero y duradero que protege al usuario de un espectro más amplio de lesiones, incluidas las provocadas por impactos.
En la industria aeroespacial, donde se necesitan materiales disipadores de energía para recoger eficazmente la basura espacial, el polvo espacial y los micrometeoroides para su posterior investigación científica, los TSAM también son útiles, ya que pueden atrapar y almacenar proyectiles tras el impacto.
Estos proyectiles interceptados también ayudan en la construcción de costosos equipos aeroespaciales, aumentando la durabilidad y seguridad de los astronautas. En este sentido, los TSAM podrían ofrecer una alternativa a los aerogeles, que se utilizan a menudo en la industria pero son propensos a fundirse debido a los aumentos de temperatura provocados por el impacto de los proyectiles.
El profesor Jen Hiscock declaró: "Este proyecto surgió de una colaboración interdisciplinar entre la biología fundamental, la química y la ciencia de los materiales que ha dado como resultado la producción de esta nueva y sorprendente clase de materiales. Estamos muy entusiasmados con las posibilidades que ofrecen los TSAM para resolver problemas del mundo real. Estamos investigando activamente al respecto con el apoyo de nuevos colaboradores de los sectores aeroespacial y de defensa."
Fuentes, créditos y referencias:
Fuente: Universidad de Kent
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