El grafeno promete como material de construcción

(Crédito: Melanie Gonick/MIT)

Un equipo de científicos del MIT ha diseñado a partir de grafeno uno de los materiales livianos más fuertes que existen, creando una fórmula para un material que también podría revolucionar la arquitectura y la infraestructura en la tierra y en el espacio.

El material está compuesto de grafeno, una forma bidimensional de carbono que se considera el más fuerte de todos los materiales conocidos. Pero debido a que la forma 2D del grafeno es tan delgada (tiene solo un átomo de grosor), no es práctico para la construcción. El avance del equipo consiste en crear una geometría 3D a partir del grafeno utilizando una combinación de calor y presión.

Como se detalla en un artículo publicado en la revista Science Advances, desarrollaron modelos computacionales de la forma y luego la recrearon con grafeno. Durante la prueba, descubrieron que las muestras del material poroso eran diez veces más resistentes que el acero, aunque solo tenían un 5% de densidad.

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(Crédito: MIT)

Según Markus Buehler, director del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT, que formó parte del equipo de investigación junto con los investigadores Zhao Qin, Gang Seob Jung y Min Jeong Kang, la idea de reconfigurar el grafeno es similar a cambiar la forma de una trozo de papel: cuando colocas un trozo de papel en una forma tubular, por ejemplo, es mucho más fuerte que cuando está plano o arrugado. Las formas tubulares ya se usan en la arquitectura debido a su resistencia: la Torre Willis, en Chicago, usa un sistema estructural tubular.

“Es un material muy innovador porque si podemos producir el material en grandes cantidades, podemos utilizarlo para sustituir de alguna manera parte del acero utilizado para la construcción y la infraestructura”, dice Zhao Qin. “Podríamos ahorrar mucha mano de obra para construir infraestructura y edificios porque es muy liviana y fuerte”.

El material también podría tener un impacto ambiental positivo en la arquitectura. Su estructura porosa y su gran área superficial podrían actuar como un filtro para el agua o el aire, lo que tiene aplicaciones potenciales en la construcción de estructuras verdes. Debido a que está hecho de carbono, el material es química y mecánicamente estable. En vista de los factores ambientales externos, como las tormentas más fuertes y el aumento del nivel del mar, estas características podrían ayudar a que los edificios sean más resistentes.

Es en el envío de suministros al espacio para construir estaciones, o incluso colonias, que un material tan liviano podría reducir drásticamente los costos. Pero Qin cree que las posibles aplicaciones para el material no se limitan a los edificios en la Tierra. Es en el envío de suministros al espacio para construir estaciones espaciales, o incluso colonias, que un material de construcción tan liviano podría reducir drásticamente los costos.

Aún más emocionante es el hecho de que la geometría porosa que el equipo diseñó no requiere necesariamente el uso de grafeno, que según Qin es actualmente tan costoso que, en última instancia, sería poco práctico para su uso en ingeniería. Otras formas de moléculas orgánicas, como las proteínas polipeptídicas, la celulosa o la seda, también podrían transformarse potencialmente en un material con propiedades geométricas similares.

Si bien esto tiene implicaciones para la industria de la construcción, este tipo de materiales superfuertes podría tener potencial en una gran cantidad de productos, desde equipos médicos hasta automóviles. Qin dice que esta línea de investigación es la siguiente en la agenda del equipo.

Fuente: FastCoDesign