Desarrollan materiales ultrarresistentes basados en las astas de renos
Viernes, Enero 6, 2017 - 09:42
Científicos vieron una posibilidad de revelar el secreto de su dureza a través del estudio de su estructura a escala nanométrica.
El poderío de las grandes astas de los ciervos y renos al enfrentarse entre sí ameritaba ser investigado.
En la época de apareamiento, llamada berrea, los machos luchan por las hembras y por su territorio. Las grandes batallas que se libran como señal de poderío en muchas ocasiones terminan con la muerte de uno de los machos; sin embargo, en muy pocas ocasiones las astas salen rotas a pesar de la fuerza con la que se enfrentan.
Así es como un grupo de científicos de la Universidad Queen Mary de Londres, Reino Unido, ha demostrado que este fenómeno de la naturaleza podría servir de modelo para una nueva generación de materiales ultrarresistentes.
Los investigadores aseguraron que pudieron revelar el secreto de la dureza de las astas de renos y ciervos y cómo pueden resistir a la rotura durante las peleas.
El estudio, publicado en ACS Biomaterials Science & Engineering, analiza el interior de la estructura del asta a escala nanométrica, es decir, a casi una milésima parte del espesor de una hebra de pelo, así se identificaron los mecanismos empleados, gracias a técnicas de modelado por ordenador y de rayos X de última generación.
“Las microfibras que componen la cornamenta de los ciervos están escalonadas en lugar de estar alineadas entre sí. Esto les permite absorber la energía del impacto de un choque durante una pelea”, explicó el doctor Paolino de Falco, autor principal de la investigación.
Nuevos modelajes en 3D
“La alta firmeza y el trabajo de fractura de compuestos jerárquicos, como el hueso de la cornamenta, implican mecanismos estructurales a escalas molecular, nano y micro, que no se habían explorado completamente. Una característica clave de la absorción de alta energía de tales materiales es la gran histéresis (tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado) durante la carga cíclica, pero su origen seguía siendo desconocido”, se lee en el artículo de ACS.
Se explica que las pruebas de difracción de rayos X de sincrotrón in situ durante la carga de tracción del hueso del cuerno mostraron deformación fibrilar heterogénea e histéresis.
“Para revelar el origen de estos mecanismos a partir de la nanoestructura del hueso de la cornamenta, aquí desarrollamos una clase de modelos de fibrilos de elementos finitos cuyas predicciones se comparan con datos experimentales a través de una gama de arquitecturas potencialmente compuestas”.
Esta investigación ha permitido completar la información sobre el modelaje de la estructura de este hueso y abre la posibilidad a la creación de una nueva generación de materiales que puedan resistir a los daños.
“Nuestro siguiente paso es crear modelos de impresión 3D con fibras dispuestas de forma escalonada y unidas por una interfaz elástica”, aseguró Ettore Barbieri, coautor del estudio e investigador en el mismo centro científico.
Según los investigadores, el objetivo es demostrar que la fabricación acumulativa, donde un prototipo se puede crear capa por capa, se puede utilizar para generar materiales compuestos muy resistentes y utilizarlos en distintas industrias.
