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24 de Mayo, 2018

Conoce el súper material elaborado en base a seda de arañas y madera

Los científicos de materiales han intentado replicar las propiedades de la seda de las arañas a escala industrial, durante décadas, por su alta resistencia. Recientemente lo lograron y así desarrollaron un ligero material en base a madera que podría brindar un alto grado de firmeza a cualquier estructura: ropa, muebles, aviones o autos ya son parte de la lista de posibilidades.

No hay nada como un roble robusto. Pero cuando se trata de la mayoría de las fabricaciones que requieren resistencia, generalmente se emplea acero. Sin embargo, los investigadores del KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo han logrado desarrollar un material biológico basado en madera, que superaría la resistencia de todos los materiales biológicos conocidos, fabricados o naturales, incluida la seda de araña.

Este nuevo material ligero podría, en teoría, ser utilizado no solo para crear nuevos tipos de muebles súper resistentes, sino también nuevos aviones, automóviles, edificios y otros productos.

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El equipo de KTH trabajó con nanofibras de celulosa, aquellas que recubren las paredes celulares de la madera y que la componen esencialmente al igual que a otras plantas. Así, logró trasladar las increíbles propiedades mecánicas de estas fibras a materiales más grandes y livianos. Los hallazgos fueron publicados en la revista ACS Nano.

El proceso de desarrollo incluyó controlar el flujo de estas nanofibras suspendidas en agua en un canal fresado en acero inoxidable de 1 mm de ancho. Al conectar los flujos de agua desionizada y agua de bajo pH, las nanofibras se alinearon en la dirección correcta, lo que permitió que estas fibras se auto organizaran en un estado bien compacto donde se pudieran unir.

Luego, KTH densificó este material para convertirlo en una “súper madera” que tiene una resistencia a la tracción casi cuatro veces mayor que el acero. El material, además, es notablemente ligero y extremadamente elástico. Esto le da un inmenso potencial, no solo para la ropa, sino también para la ingeniería y los usos médicos.

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Los científicos mezclaron, entonces, fibras de nanocelulosa con proteínas de seda de las arañas. Los laboratorios están utilizando Escherichia coli genéticamente alterada o levadura para producir dichas proteínas, a través de la fermentación. La seda resultante se hila imitando la hilera de una araña.

“Las fibras de nanocelulosa fabricadas aquí son ocho veces más rígidas y tienen resistencias más altas que las fibras de seda de araña, generalmente consideradas como el material biológico más fuerte”, afirma Daniel Söderberg, investigador de KTH, quien también agrega: “La resistencia específica es superior a la de metales, aleaciones, cerámicas y fibras de vidrio E”.

Söderberg dice que el estudio abre el camino para el desarrollo de material de nanofibras que se puede utilizar para estructuras más grandes, al tiempo que retiene la resistencia a la tracción de las nanofibras y la capacidad de soportar cargas mecánicas. El proceso también se puede usar para controlar el ensamblaje a nanoescala de tubos de carbono y otras fibras de tamaño nanométrico.


Texto original de Jeremy White para Wired

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