La imagen, arriba, de una rejilla metálica que se sienta en la cabeza de un diente de león sin molestar a un solo mechón de plumas puede parecer retocada. Pero no lo es. Es una fotografía real de uno de los desarrollos más interesantes en la ciencia de los materiales recientes: una "microred de metal" que es 100 veces más ligera que la espuma de poliestireno.
"Es básicamente un 99.9 por ciento de aire", dice Sophia Yang, investigadora de los Laboratorios HRL, donde se inventó la micro retícula.
Para hacer la micro retícula metálica, los científicos comienzan con una estructura de polímero. Esta estructura se crea al hacer brillar la luz ultravioleta (UV) a través de un filtro sobre polímero líquido. El proceso forma una estructura 3D endurecida casi al instante. Dependiendo de la composición química del polímero, la estructura resultante podría ser blanda o rígida, ligera o pesada. Estas estructuras de microredes tienen una variedad de usos potenciales: una microredes de polímero blando podría ser útil para crear cascos de bicicleta cómodos pero extremadamente protectores, por ejemplo.
"Se siente casi como espuma viscoelástica", dice Yang.
Para crear la estructura metálica en la imagen del diente de león, se reviste una estructura de polímero con una capa extremadamente delgada de níquel, de aproximadamente 100 nanómetros de espesor, o 1, 000 veces más delgada que un cabello humano. Luego se usa un compuesto químico para disolver el polímero dentro del níquel. El resultado es una serie de tubos huecos.
La estructura imita la composición de los huesos, que son rígidos por fuera pero en su mayoría huecos por dentro.
Los investigadores de HRL han estado trabajando en la micro retícula desde 2007, cuando se creó por primera vez el proceso para crear la micro retícula de polímero. Desde entonces, Yang y otros han estado trabajando para escalar el producto: la primera pieza de microredes de polímero era de aproximadamente 1 pulgada por 1 pulgada, mientras que las estructuras más recientes tenían hasta 5 pies, y desarrollaron procesos adicionales, como el metalizado .
Como HRL es propiedad conjunta de Boeing y General Motors, los investigadores se han centrado en aplicaciones aeroespaciales y automotrices para microredes. Según Yang, uno de los usos potenciales más prometedores podría ser en la aviación, donde se podrían construir varias partes de la estructura de un avión a partir de la microred metálica ultraligera. Esto podría ser cualquier parte del avión que "necesita ser liviana y, sin embargo, estructuralmente soportar una carga", dice Yang.
Esto incluye el piso de un avión, el techo, las paredes de la cocina, las paredes de los baños y más. Estas estructuras están típicamente hechas de paneles sándwich de nido de abeja, láminas sólidas de material "emparedando" columnas hexagonales huecas que se asemejan a nido de abeja. Los paneles sándwich de nido de abeja son ampliamente utilizados por su resistencia y naturaleza liviana. Pero la microred metálica es mucho más ligera. Reemplazar los paneles sándwich de nido de abeja con microredes podría hacer que los aviones sean significativamente más ligeros, lo que significa que necesitarían menos combustible. Esto tiene importantes ventajas medioambientales y económicas. El mismo principio podría aplicarse a los automóviles, e incluso a las naves espaciales: HRL fue aprovechado recientemente para trabajar con la NASA en la próxima generación del vehículo de lanzamiento espacial, fabricando paneles ultraligeros para el fuselaje del vehículo. Los investigadores estiman que sus materiales podrían reducir el peso del vehículo hasta en un 40 por ciento.
"Los materiales y estructuras livianos y multifuncionales son una de las principales áreas de enfoque de la NASA capaces de tener el mayor impacto en futuras misiones de la NASA en la exploración humana y robótica", dijo Steve Jurczyk, administrador de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA, en un comunicado de prensa de la NASA. "Estas tecnologías avanzadas son necesarias para que podamos lanzar naves espaciales y componentes más fuertes, pero más livianos, mientras buscamos explorar un asteroide y eventualmente Marte".
Mucho más adelante, la micro retícula metálica podría tener usos médicos. Los pequeños tubos tienen potencial para ser utilizados como pulmones artificiales, dice Yang.
Respirar a través del mismo material utilizado para construir cohetes: ahora eso es vivir en el futuro.
