El diamante es uno de los materiales naturales más duros que existen, una propiedad que lo ha convertido durante siglos en sinónimo de resistencia. Sin embargo, hay una paradoja en su estructura, pues el diamante puede soportar una enorme cantidad de desgaste, pero un impacto suficientemente fuerte puede provocar que se fracture. Ahora, un equipo de investigadores ha encontrado una forma de reforzar precisamente ese punto débil.
Científicos han creado un ‘superdiamante’ casi indestructible que podría revolucionar la industria aeroespacial
Científicos de la Academia China de Ciencias y de la Universidad de Beihang han desarrollado un nuevo material basado en diamante que combina su extraordinaria dureza con una capacidad mucho mayor para soportar impactos. El estudio, publicado en Nature Synthesis, señala que esta estructura puede alcanzar una tenacidad aproximadamente cinco veces superior a la de un diamante monocristalino.
La clave de este nuevo material se encuentra en unos diminutos elementos de carbono conocidos como nanotubos de carbono de paredes múltiples, o MWCNT. Los investigadores los incorporaron entre los granos de diamante para crear una estructura heterogénea capaz de repartir mejor las tensiones internas.
Aunque su tamaño es microscópico, estos nanotubos presentan una resistencia extraordinaria. Al integrarlos en el diamante, consiguen modificar el comportamiento de las grietas cuando aparece una fractura. En lugar de propagarse rápidamente por la estructura cristalina, las grietas encuentran obstáculos que pueden desviarlas y reducir la energía que las impulsa.
El resultado es especialmente interesante porque no se trata simplemente de conseguir un diamante más duro. El objetivo era resolver el problema de la fragilidad, logrando que el material pudiera soportar mejor los golpes y las enormes tensiones mecánicas sin perder sus propiedades originales.
La fabricación de esta estructura tampoco resulta sencilla. Para conseguirla, los científicos mezclaron polvo de diamante con nanotubos de carbono y sometieron el material a temperaturas cercanas a los 2000 grados centígrados y presiones de aproximadamente 15 gigapascales. Estas condiciones son necesarias para integrar ambos componentes sin que el carbono pierda las características buscadas y se transforme completamente en grafito.
Las posibilidades de este descubrimiento van más allá del laboratorio. Un material que combine una dureza extrema con una elevada resistencia a la fractura podría resultar especialmente interesante para la industria aeroespacial, donde los componentes deben soportar temperaturas elevadas, fuertes impactos y condiciones muy exigentes.
También podría utilizarse en herramientas industriales, materiales superduros y determinadas cerámicas compuestas. Aunque todavía habrá que comprobar su viabilidad a gran escala, los investigadores han conseguido algo especialmente difícil: mantener la dureza característica del diamante mientras reducen una de sus mayores debilidades, su fragilidad.