Los materiales más frikis de la actualidad

Nanotubos de Carbono, Grafenos, MOFs... Cuando se trata de crear nuevos materiales vale la pena probar cualquier idea aunque al principio parezca un disparate. El ingenio humano, la colaboración y la capacidad de innovación son muchas veces responsables de que se lleguen a desarrollar algunos de los más locos, útiles e interesantes nuevos supermateriales. Inspirados por la madre naturaleza, combinación de varios materiales existentes, procesos y técnicas de ciencia ficción, se han llegado a sintetizar supermateriales que, si se consiguieran producir a gran escala, podrían moldear el futuro.

Espuma de Titanio

Lobezno ya no será el único con metal fundido en su esqueleto, porque han descubierto una nueva espuma de titanio adecuada para sustituir y fortalecer los huesos dañados.

Los implantes en los huesos son típicamente de metal sólido, generalmente titanio. Aunque es un material bien tolerado por el cuerpo, los implantes de titanio son significativamente más rígidos que el hueso en sí, lo que acaba llevando a que el implante soporte una carga mucho mayor, de acuerdo con investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Investigación Avanzada. En el peor de los casos, esta reducción de carga en el hueso hace que se deteriore aún más, mientras que al mismo tiempo el implante pierde propiedades mecánicas, se debilita y debe ser reemplazado.

Inspirados en la propia morfología porosa del hueso, estos científicos han creado un implante de titanio con una estructura similar a la espuma. La espuma realiza un mejor trabajo de soporte ya que distribuye la carga, iguala las propiedades mecánicas del hueso (tales como la flexibilidad) y estimula el crecimiento. Además, al ser porosa, el hueso puede crecer alrededor y dentro de él, logrando una verdadera integración del implante con el esqueleto. 

La espuma de titanio se hace mediante la saturación de espuma de poliuretano con una solución de polvo de titanio y ligandos de unión. El titanio se adhiere a la matriz de poliuretano, que se vaporiza junto con los agentes de unión, quedando un enrejado de titanio que es sometido a un tratamiento térmico para su endurecimiento. Aunque la espuma aún no ha sido probada en seres humanos, están estudiando su idoneidad para el tratamiento de ciertas lesiones.  

Aerogel de Grafeno

Aparte de parecer una intencionada combinación de dos materiales de moda (nada más lejos de la realidad), este aerogel grafeno ganó el título de material más ligero del mundo con una densidad de 0.16 mg por cm3, esto significa una densidad inferior a la del helio y sólo dos veces la de hidrógeno. Este material prácticamente flota, ya que es siete veces más ligero que el aire.

El aerogel (gel+aire = post bizarro pendiente) ya obtuvo su propio récord Guiness en 2003 como el sólido menos denso del mundo y es uno de los materiales más exóticos utilizados en las misiones espaciales de NASA. La más conocida es la Stardust, en la que fue utilizado un aerogel de sílice para colectar polvo de cometas y analizarlo en Tierra.

El aerogel grafeno ha sido creado con una técnica de liofilización de nanotubos de carbono y grafeno para crear una especie de esponja de carbono. El material resultante es fuerte y elástico a la vez, y puede absorber hasta 900 veces su propio peso en aceite. Si se hace asequible, podría ser utilizado para limpiar derrames masivos de petróleo con facilidad, o como una versión increíblemente eficiente de aislamientos, por su baja conductividad térmica y propiedades ignífugas. 

Tela de araña artificial

La seda de la araña es una fibra proteica altamente resistente, tan fuerte como el acero, muy ligera y con la posibilidad de ser estirada hasta un 40% más allá de su tamaño original sin romperse. Estas propiedades tienen gran interés comercial, y muchos científicos han intentado determinar su composición química para reproducir sus propiedades mecánicas y poder sintetizarla a gran escala. Una empresa japonesa llamada "Spiber" (mezcla de spider + fiber) ha desarrollado la forma de producirla sintéticamente. 

Una vez descifrado el gen responsable de la producción de la fibroína de las arañas, la proteína clave que utiliza para crear las potentes líneas de seda, la empresa comenzó a desarrollar bacterias que pudieran generarla rápidamente. Las frugales bacterias se alimentan de azúcar, sal y otros micronutrientes, y son capaces de producir la proteína en tan sólo 10 días. Estiman que un gramo de fibroína produce cerca de 9 km de seda. En 2015, esperan producir unas 10 toneladas, lo que es un montón de seda sin una araña a la vista.

Superpegamento molecular

Admitamos la evidencia de que la mayoría de los "niño/as buenos" se han quedado pegados con superglue... ¿Recuerdas el dolor? Pues imagina si hubiera sido un superglue molecular, eso sí que tiene que doler. Un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford ha creado un pegamento molecular inspirado por la bacteria carnívora, la Streptococcus pyogenes.

El equipo inicialmente aisló la proteína que la bacteria utiliza para unir las células humanas, y desde ahí desarrollaron un pegamento molecular que forma enlaces cuando entra en contacto con una proteína pareja. Estos enlaces son tan fuertes que, cuando los investigadores evaluaron una muestra, el equipo utilizado para medir la fuerza se rompió antes que el pegamento. El siguiente paso es desarrollar formas de incorporar las proteínas en otras estructuras moleculares con el fin de crear colas selectivas increíblemente fuertes.

Enormes retos científicos y tecnológicos a superar, ¿será posible producir estos materiales a gran escala?