REVISTA DE INGENIERIA DYNA

Bautizado como Proteus, uno de los dioses del mar en la mitología griega, con capacidad para predecir el futuro (posiblemente de ahí el nombre), con una densidad de aproximadamente el 15% de la del acero, es completamente resistente al corte.

Inspirados en ejemplos tomados de la naturaleza como las características de la piel de las uvas o la resistencia a la fractura de las conchas de los moluscos, los investigadores han insertado pequeñas esferas de alúmina cerámica en una capa de espuma de aluminio en el interior recubierta por una capa de acero exterior.

Explican que la imposibilidad de cortarlo se basa en la vibración y los armónicos derivados. La extrema dureza de esta arquitectura se logra por la resonancia local de la cerámica incrustada en una matriz celular flexible y la herramienta de corte que provoca vibraciones de alta frecuencia en el punto de contacto.

En un artículo publicado el pasado lunes 20 de julio 2020 en “Scientific Reports” se explica como, cuando una herramienta de corte impacta con estas mini esferas, la interacción causa vibraciones de alta frecuencia que mellan la herramienta en cuestión de minutos. Según la hoja penetra en el material, las esferas liberan finísimas partículas de polvo cerámico que producen un efecto lija que daña todavía más a la herramienta de corte. A su vez, las partículas rellenan la espuma de aluminio aumentando su densidad.

El material resulta igualmente efectivo frente al corte por chorro de agua a alta presión dado que la forma esférica de las cerámicas diluye el chorro de agua dificultando totalmente el corte.
El proceso de fabricación es muy delicado, explican: “En primer lugar, el polvo de aluminio se mezcla con di-hidruro de titanio (espuma) utilizando un impulsor giratorio para garantizar una mezcla uniforme. Después el polvo resultante de mezcla, se compacta en frío en un compresor y luego se extruye dando como resultado barras densas de material, que se cortan en trozos más pequeños. A continuación, las esferas de cerámica y las varillas de polvo de aluminio comprimido se apilan en un patrón de rejilla ortogonal y se encierran en una caja de acero mediante soldadura por puntos. La estructura se calienta luego en un horno hasta aprox. 760°C entre 15 y 20 minutos. El di-hidruro de titanio empieza a descomponerse a los 470ºC liberando hidrógeno a alta presión que expande el aluminio creando huecos al vacío. Finalmente se enfrían los componentes al aire lo cual produce una estructura celular estable con los componentes cerámicos embebidos".

Para situarnos en contexto, veamos otros ejemplos de materiales reactivos frente a determinadas situaciones. Por ejemplo, una trampa para dedos en la que la forma como se entrelazan los materiales hace que la trampa se apriete más cuanto más se tira. Este diseño utiliza la estructura en tu contra, cuanto más se tira más se comprime el espacio sobre el dedo.

O el oobleck, el fluido no-newtoniano formado con agua y almidón de trigo, en el que por mucho que se golpee la superficie con la mano, no se conseguirá penetrar en el fluido.

En todos los casos, el material no está hecho con componentes resistentes, sino que son los efectos físicos los que lo convierten en muy resistentes en las condiciones adecuadas.

Los investigadores de Proteus ponen como ejemplo el disparar a través de un saco de arena. La arena en sí misma no tiene nada de especial pero el saco de arena puede frenar una bala, simplemente por su disposición y naturaleza.

Las principales aplicaciones del material que se sugieren en primera aproximación, pueden estar relacionadas con la seguridad (cerraduras, candados, cadenas, etc.), así como con elementos de protección para trabajos peligrosos.