Acero y plástico.
Imprescindibles para gran parte de
nuestra infraestructura y tecnología,
estos 2 materiales forman
un conjunto complementario
de fortalezas y debilidades.
El acero es fuerte y duro
pero difícil trabajarlo en detalle.
El plástico puede adoptar
casi cualquier forma,
pero es frágil y suave.
Por lo tanto, ¿no sería interesante
contar con un material
fuerte como el acero
y maleable como el plástico?
Bueno, muchos científicos
y tecnólogos están entusiasmados
con una invención relativamente
reciente llamada vidrio metálico
que reúne esas 2 propiedades
y muchas otras.
El vidrio metálico tiene un aspecto
brillante y opaco, como los metales,
y, como los metales,
conducen el calor y la electricidad.
Pero es más fuerte que
la mayoría de los metales,
lo que significa que puede
soportar mucha fuerza
sin doblarse o deformarse
y se usa para fabricar
escalpelos ultra afilados,
cajas electrónicas ultra resistentes,
bisagras, tornillos
y la lista puede continuar.
El vidrio metálico también
tienen la increíble capacidad
de almacenar y liberar energía elástica,
lo que los hace perfectos
para artículos deportivos
como raquetas de tenis,
palos de golf y esquís.
Es resistente a la corrosión
y puede moldearse en formas complejas
con superficies reflejantes
en una sola etapa de moldeo.
A pesar de su fuerza
a temperatura ambiente,
si se sube la temperatura unos
pocos cientos de grados Celsius,
se ablanda significativamente,
y puede deformarse en cualquier forma.
Al enfriarlo de nuevo recupera su fuerza.
Así que, ¿de dónde vienen todos
estos atributos maravillosos?
Todo tiene que ver con la estructura
atómica única del vidrio metálico.
La mayoría de los metales
sólidos son cristalinos.
Esto significa que si
te acercas lo suficiente
para observar sus átomos individuales,
los verás alineados cuidadosamente
en un patrón ordenado y repetitivo
a lo largo de todo el material.
El hielo es cristalino y también
lo son los diamantes y la sal.
Si estos materiales se calientan
lo suficiente y se funden,
los átomos se vuelven inestables
y se mueven caóticamente,
sin embargo, al enfriarlos
los átomos se reorganizan
y recobran su forma cristalina.
Pero, ¿y si logras enfriar
un metal fundido tan rápidamente
de modo que sus átomos no pueden
volver a encontrar su lugar inicial,
y el material se queda sólido,
pero con una estructura interna caótica
y amorfa como la de un líquido?
Es es el caso del vidrio metálico.
Esta estructura tiene la ventaja añadida
de que carece de los bordes de grano
el limite habitual de
la mayoría de los metales,
y es aquel punto débil donde
el material es más susceptible
a los arañazos o la corrosión.
El primer vidrio metálico
se obtuvo en 1960 de oro y silicio.
No fue tarea fácil.
Debido a que los átomos de metal
cristalizan tan rápidamente,
los científicos tuvieron que enfriar
la aleación increíblemente rápido,
un millón de grados Kelvin por segundo,
usando gotas minúsculas
sobre placas frías de cobre,
o enrollando películas ultra finas.
Por aquel entonces, el vidrio
metálico solo podría tener
decenas o cientos de micras de espesor,
lo que resultó demasiado fino
para aplicaciones prácticas.
Pero desde entonces,
los científicos han descubierto
que una mezcla de varios metales
que se mezclan libremente entre sí
pero no cristalizan fácilmente juntos
--por lo general porque tienen
tamaños atómicos muy diferentes--
la mezcla cristaliza mucho más lentamente.
Eso significa que no tienes
que enfriarla tan rápido,
por lo que el material
puede ser más grueso;
centímetros en vez de micrómetros.
Estos materiales se denominan
vidrios metálicos masivos, o BMGs.
Ahora hay cientos de diferentes BMGs,
¿por qué no están todos nuestros puentes
y coches hechos a base de ellos?
Muchos de los BMGs actualmente
disponibles están hechos de metales caros
como el paladio y el zirconio,
y tienen que ser muy puros
ya que cualquier impureza
pueden causar cristalización.
Así que un rascacielos o un cohete de BMG
resultaría astronómicamente caros.
Y a pesar de su fuerza,
aún no son lo suficientemente duros
para altas capacidades de carga.
A medida que incrementa la presión,
pueden agrietarse sin previo aviso,
nada recomendable para,
por ejemplo, un puente.
Pero cuando los ingenieros averiguarán
cómo crear BMGs de metales más baratos
y hacerlas aún más resistentes,
las aplicaciones para estos
ultra materiales serán ilimitados.