Ingenieros del MIT, Caltech y ETH Zürich han investigado las propiedades de los materiales "nanoarquitecturados" (materiales diseñados a partir de estructuras a nanoescala con patrones precisos). Uno de sus últimos materiales, más delgado que el ancho de un cabello humano, ha demostrado poder resistir el impacto de micropartículas a velocidad supersónica.

Estamos ante un material ultraligero de puntales de carbono a escala nanométrica, que le dan dureza y robustez mecánica, que en comparación con el acero, el kevlar, el aluminio y otros materiales resistentes a los impactos de peso comparable, es más eficiente para absorber los impactos.

Alternativas más ligeras al acero o el kevlar

Para probar la resistencia del material a la deformación extrema, el equipo realizó experimentos de impacto de micropartículas en el MIT utilizando pruebas de impacto de partículas inducidas por láser. La técnica apunta con un láser ultrarrápido a través de un portaobjetos de vidrio recubierto con una fina película de oro, que a su vez está recubierta con una capa de micropartículas, en este caso, partículas de óxido de silicio de 14 micrones de ancho.

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Los edificios que se pintan con esta pintura extra blanca están más refrigerados que si usaran climatizador

A medida que el láser pasa a través del portaobjetos, genera un plasma, o una rápida expansión de gas del oro, que empuja las partículas de óxido de silicio en la dirección del láser. Esto hace que las micropartículas se aceleren rápidamente hacia el objetivo. Los investigadores pueden ajustar la potencia del láser para controlar la velocidad de los proyectiles de micropartículas. En sus experimentos, exploraron un rango de velocidades de micropartículas, de 40 a 1100 metros por segundo, dentro del rango supersónico.

Esta nueva clase de materiales podrían ser útiles para desarrollar armaduras ligeras, revestimientos protectores, escudos explosivos y otros materiales resistentes a impactos materiales, y también podrían potencialmente diseñarse como alternativas más ligeras y resistentes al Kevlar y al acero.

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Primera prueba de que los diamantes hexagonales artificiales son más robustos que los diamantes cúbicos naturales

Tal y como explica la coautora Julia R. Greer que ha sido publicado en Nature Materials, profesora de ciencia de materiales, mecánica e ingeniería médica en Caltech, cuyo laboratorio dirigió la fabricación del material:

El conocimiento de este trabajo podría proporcionar principios de diseño para materiales ultraligeros resistentes al impacto para su uso en materiales de blindaje eficientes, revestimientos protectores y escudos resistentes a explosiones deseables en aplicaciones espaciales y de defensa.

Uno de los primeros autores en imaginar una suerte de robot, esta vez hecho de carne, fue una mujer: Mary Shelley. Su monstruo de Frankenstein (1823) abordaba el temor de un pacto faustico con ecos prometeicos. Ochenta años más tarde, otra mujer concebía otro robot mecánico pero hecho de cera en una época en la que aún no existía el plástico o el acero: Se fabrican esposas por encargo, de Alice W. Fuller (1895).

El primer robot considerado como tal, y en el mundo real, llegaría un poco más tarde: en 1939. Su nombre era ELEKTRO.

ELEKTRO, el primer androide

ELEKTRO, este es el apodo del primer robot de la historia y fue concebido por Westinghouse Electric Corporation. Elektro medía dos metros de altura, pesaba 120 kg., podia caminar por comando de voz y decir 700 palabras (gracias a un fonógrafo de 78 rpm). Además, fumaba cigarrillos, inflaba globos y muevía la cabeza y los brazos.

Joseph Barnett, ingeniero de Westinghouse Electric Corporation, utilizó tecnología punta para crear este primer humanoide

Su cuerpo consistía en un engranaje de acero y su esqueleto de levas, y sus "ojos" fotoeléctricos podían distinguir la luz roja y verde. Su cerebro consiste en 48 relés eléctricos que funcionan como una centralita telefónica.

Elektro se encontraba en exhibición en la Feria Mundial de Nueva York en 1939 y volvio al año siguiente con su compañero Sparki, un perro robot que podía ladrar y sentarse.

Elektro llego a participar en películas como: Sex Kittens Go to College del año 1960, y aparació en la tira cómica del periódico The Amazing Spider-Man. En 1992, la banda de baile Meat Beat Manifesto produjo la canción "Original Control (Version 2)" que incluía fragmentos de los monólogos de Elektro, citando líneas como "I am Elektro" y "My brain is large than yours".

Un robot Elektro fue visto en el episodio del 24 de noviembre de 2019 de Mr.Robot , ubicado en una sala de almacenamiento del Museo de Queens que estaba cerca del sitio de la feria mundial Original 1939 y 1964.

Actualmente es propiedad del Museo Memorial de Mansfield. En 2013, Elektro se exhibió en el Museo Henry Ford en Dearborn.

Algún día, quizá, estemos rodeados de robots hechos de átomos, o tal vez de bits (dada nuestra tendencia a desmaterializar el mundo). Sea como fuere, tal vez desaparezcamos engullidos por una nueva forma de vida o una concepción vírica de la reproducción exponencial. Eso ya da para otra historia de ciencia ficción, como la que os cuento por aquí:

Desarrollar materiales de acero de nueva generación que sean más fáciles de extender y alargar (ductilidad) en diferentes formas y estructuras, tengan mayor resistencia a la deformación (resistencia) y fractura (tenacidad), peso ligero y bajo coste de producción es el objetivo de los ingenieros.

Ahora, un súper acero producido usando el nuevo método D&P (Deformed and partitioned) por la Universidad de Hong Kong ha demostrado un nivel nunca antes observado de estas características.

súper acero D&P

La opinión convencional es que aumentar el rendimiento de una propiedad metálica, ya sea en resistencia, ductilidad o tenacidad, reducirá una o más de las otras. Este nuevo súper acero no ha tenido que desarrollarse a expensas de esta "ley", tal y como explica Huang Mingxin, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Hong Kong (HKU), e investigador principal del proyecto:

En este último avance en súper acero D&P, logramos una combinación de resistencia y tenacidad sin precedentes que puede abordar un desafío importante en aplicaciones industriales críticas para la seguridad: lograr una tenacidad a la fractura extremadamente alta para evitar una fractura prematura catastrófica de materiales estructurales.

El material, así, da como resultado un límite elástico contra la deformación de alrededor de 2GPa, una tenacidad de fractura superior de 102MPam 1/2 y un buen alargamiento uniforme del 19%.

El equipo ya se ha puesto en contacto con socios industriales para generar prototipos de cable de puente de alta resistencia, chaleco antibalas y chasis de automóvil con el súper acero para realizar más pruebas y ensayos. Actualmente, el acero de alta resistencia para cables de puente tiene un límite elástico inferior a 1.7 GPa, y una tenacidad a la fractura inferior a 65 MPam 1/2.

Hemos dado un gran paso para industrializar el novedoso súper acero. Demuestra un gran potencial para ser utilizado en diversas aplicaciones, incluidos chalecos antibalas superiores, cables de puente, automóviles ligeros y vehículos militares, aeroespaciales y pernos y tuercas de alta resistencia en el industria de construccion.

Superando ya al acero e incluso a la seda de araña dragalina, investigadores suecos han logrado el biomaterial más fuerte de la historia: fibras de celulosa artificiales, los bloques de construcción esenciales de la madera y otras plantas.

Podría usarse como una alternativa ecológica para el plástico en aviones, automóviles, muebles y otros productos. También tiene potencial para la biomedicina, ya que la celulosa no es rechazada por su cuerpo.

Fibras de celulosa artificiales

Según Daniel Söderberg, del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo, cuyo estudio de este nuevo biomaterial ha sido publicado en la revista ACS Nano de la American Chemical Society, las nanofibras de celulosa (CNF) han sido concebidas usando un nuevo método de producción: transfiriendo las propiedades mecánicas únicas de estas nanofibras a un material macroscópico y liviano.

Para lograrlo, el procedimiento (llamado enfoque hidrodinámico) consistió en tomar nanofibras de celulosa disponibles en el mercado que tienen solo 2 a 5 nanómetros de diámetro y hasta 700 nanómetros de largo. A continuación, se suspendieron en agua y se alimentaron en un pequeño canal, de solo un milímetro de ancho y fresado en acero.

A través de dos pares de flujos perpendiculares, agua adicional desionizada y agua con un bajo valor de pH ingresaron al canal desde los lados, comprimiendo la corriente de nanofibras y acelerándola. No se necesita cola ni ningún otro componente, las nanofibras se ensamblan formando un hilo. Las mediciones mostraron una rigidez a la tracción de 86 gigapascales (GPa) para el material y una resistencia a la tracción de 1,57 GPa. Según explica Söderberg:

Las fibras de nanocelulosa de origen biológico fabricadas aquí son 8 veces más rígidas y tienen resistencias más altas que las fibras de seda de araña dragalina natural. Si se está buscando un material con base biológica, no hay nada como eso. Y también es más resistente que el acero y cualquier otro metal o aleación, así como fibras de vidrio y la mayoría de otros materiales sintéticos.

Mientras estaba a punto de estallar la Primera Guerra Mundial, un hombre se haya enfrascado en descubrir alguna forma de mejorar los cañones de los fusiles.

Ese hombre era Harry Brearley y, mientras investigaba las aleaciones metálicas, descubrió casi de casualidad el acero inoxidable como si hubiera localizado una especie de piedra preciosa en la arena.

Serendipia metalúrgica

Brealey trabajaba en uno de los laboratorios metalúrgicos de la ciudad de Sheffield, fundiendo el acero con distintos elementos, y posteriormente vertiendo las muestras en moldes para comprobar mecánicamente su dureza.

Brearley iba aplicando el método de ensayo y error, echando elementos aleatoriamente a la mezcla de hierro y carbono que es el acero. Había días que hacía moldes de acero en los que había añadido níquel, otros días había añadido aluminio, pero la investigación no parecía prosperar: la dureza del acero no era suficiente.

Sin embargo, un día cualquiera, mientras atravesaba su laboratorio para continuar trabajando, distinguió de casualidad una especie de joya en un puñado de muestras oxidadas. Al aproximarse, descubrió que no se trataba de una joya, sino que era una muestra de acero que brillaba.

Por alguna razón, aquella muestra había quedado a salvo del óxido y su superficie era como la del primer día. Brearley estuvo a punto de pasar de largo y no darle mayor importancia, pero entonces, raptado por un momento de inspiración, tomó la muestra y la examinó.

Brearley pronto descubriría que entre sus manos tenía la primera muestra de acero inoxidable de la historia. Tal y como abunda en ello Mark Miodownik en su libro Cosas (y) materiales:

Combinando dos ingredientes de la aleación, el carbono y el cromo, en las proporciones justas, Brearley había creado accidentalmente una estructura muy especial, que que los átomos de esos elementos se introducían en los cristales del hierro. (…) Todo cambio, sin embargo, con la presencia del cromo, que tiene la virtud de reaccionar con el oxígeno antes que los átomos de hierro, creando óxido de cromo, un mineral duro y transparente que se adhiere muy bien al acero: en vez de desprenderse, forma una película invisible que protege la superficie del acero, y además es capaz de regenerarse.

El proceso de forjar una katana tradicional, una espada curva de un solo filo que los guerreros japoneses usaron por primera vez en el siglo XVI, es laborioso, concienzudo y largo, por eso desde Man at Arms han elaborado el fascinante vídeo que encabeza esta entrada donde podemos contemplarlo en toda su amplitud. Entre otras cosas, se debe calentar y enfriar la hoja varias veces para, al final, dar un baño de oro de 24 quilates.

La curvatura distintiva de la katana es producto, en parte, al trato diferencial durante el calentamiento al que es sometida. Al contrario que gran parte de las espadas producidas en otros lugares, los herreros japoneses no endurecen el sable completo, sino el lado que posee filo. También se le hace la forma del kisakki (punta) y la del nakago (la parte que se inserta en la empuñadura). La katana era utilizada principalmente para cortar y, debido a su capacidad de producir heridas muy severas, era considerada una especie de "guillotina de mano".

Vía | Gizmodo

En aras de mejorar determinados aceros, presentes en la industria del automóvil, investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han visualizado paso a paso y a nivel microscópico cómo se fracturan determinados aceros cuando se aplican cargas extremas sobre ellos, como podéis ver en el vídeo que encabeza la entrada.

Se ha llevado a cabo han realizado esta investigación utilizando un microscopio electrónico de barrido para obtener imágenes de alta resolución (en torno a 10 nanómetros; un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). De esta forma, han podido descubrir dónde “’nuclean’ las primeras grietas y por dónde progresan preferentemente”.

Vía | Sinc

En la civilización griega ya se conocía el magnetismo, aunque la ciencia no comprendería su naturaleza hasta que James Clerk Maxwell sintetizara a los resultados experimentales de otros investigadores anteriores, como Coulomb, Gauss, Faraday o Ampere. Con todo, tanto para expertos como profanos, el magnetismo resulta casi mágico. Y la mejor forma de representarlo es con el siguiente juego, en el que no solo se consiguen apilar monedas por su canto (y hacer que rueden sobre su propio eje), sino que el apilamiento se puede sostener en el fino borde de una copa.

Muchos de estos trucos fueron diseñadas por el Magic Penny Trust. Las monedas son de acero, aunque puede tener una capa delgada de cobre, cuproníquel, u otro metal o aleación. En el Reino Unido, las 1p y 2p están hechas de acero, y 5p y 10p monedas fechadas 2011 en adelante también son magnéticas. Muchos países tienen monedas que son magnéticas, aunque parece que en Estados Unidos no disponen de ellas.

Vía | Youtube

Los dientes y los tallos de bambú no parecen demasiado duros en comparación con una barra de acero, pero una serie de experimentos está intentando conseguir que los metales imiten las propiedades físicas de estos materiales para mejorar su resistencia.

Un equipo de químicos de China y de EE.UU. ha fabricado acero con una microestructura especial inspirada en las propiedades físicas de los dientes y del bambú. El material resultante resulta más flexible y capaz de aguantar más estrés que el acero convencional. El acero debe ser capaz de aguantar una gran cantidad de estrés y de ceder un poco cuando se encuentra cerca de su límite de esfuerzo.

El nuevo acero se compone en su superficie por granos de 96 nanómetros de ancho, aproximadamente 1.000 veces más delgado que una hoja de papel. Cuanto más profundizamos en el metal los granos se hacen más grandes.

Los pequeños granos de la superficie confieren al metal su dureza, mientras que los granos más grandes del interior dan flexibilidad al acero. El gradiente de tamaño produce la resistencia frente al estrés el clima y el uso.

Éste no es el único metal con un gradiente de partículas, en los últimos tiempos se ha ensayado con cobre y acero inoxidable, consiguiendo materiales más flexibles y con gran resistencia.

Vía | NC State University

Supongo que muchos de vosotros ya sabéis que, durante siglos, se aliñó el pescado con limón para, esencialmente, enmascarar la posibilidad de que no estuviera del todo fresco, además de doatrlo de un sabor más interesante.

No obstante, hasta que se inventó el acero inoxidable en la década de 1920, el sabor del pescado regado con limón corría el riesgo de arruinarse por culpa del sabor acre que dejaba la hoja metálica del cuchillo. El ácido del limón reacciona con e lacero, y deja un desagradable regusto metálico.

Un fenómeno químico que, por cierto, explica la producción de cubiertos específicos para pescado durante el siglo XIX: dichos cubiertos eran de plata, y sólo se lo podían permitir las personas más pudientes. Y es que, a diferencia de los cubiertos de acero, los de plata no reaccionaban al limón.

La opción que empleaban los que no se podían permitir la plata era usar un tenedor y un trozo de pan. Por ello, cuando empezó a producirse en masa y a bajo coste, tras la Segunda Guerra Mundial, la cubertería de acero inoxidable democratizó el pescado, y mejoró también el sabor de muchas ensaladas.

El secreto del acero inoxidable

El acero inoxidable es una aleación de metal con un alto contenido en cromo, metal que en contacto con el aire crea una capa invisible de óxido de cromo, resistente a la corrosión. Pero naturalmente no se descubrió el acero inoxidable para comer pescado o ensañadas, sino que el objetivo fue militar y naval.

Fue a principios del siglo XX cuando se obtuvo un buen acero inoxidable, duro pero maleable, así como resistente a la corrosión. Por ejemplo, en 1908, Friedrich Krupp construyó un ya de 366 toneladas, el Germania, con un casco de acero de cromo.

Por su parte, el Gran Bretaña, Harry Brearley descubrió una aleación de acero inoxidable mientras intentaba dar con un metal resisten a la corrosión para los cañones de las armas de fuego.

Bee Wilson en su libro La importancia del tenedor añade:

Al principio, el nuevo metal era difícil de trabajar, con lo que solo podían elaborarse los cubiertos más sencillos. Fueron necesarias las innovaciones industriales de la Segunda Guerra Mundial para que los cuchillos de acero inoxidable se convirtiesen en un utensilio eficaz y económico que se adaptaba a las necesidades de la gente.

Si queréis seguir leyendo algunas curiosidades más sobre los cuchillos, os recomiendo Viajando por el mundo a través de los cuchillos que cortan, filetean y pinchan o Cinco cosas que probablemente no sabías sobre los cuchillos.