Cerámica capaz de doblarse sin romperse
Las cerámicas no son conocidas en absoluto como un material flexible; se rompen con facilidad cuando se las somete a presión. Pero un grupo internacional de científicos ha encontrado una solución para ese problema, al menos en el caso de los objetos muy pequeños.Este grupo ha ideado un modo de fabricar objetos minúsculos de cerámica que no solo son flexibles, sino que también tienen "memoria" sobre su forma: Cuando se doblan y luego se calientan, regresan a sus formas originales.
El sorprendente descubrimiento es obra del equipo de Alan Lai y Christopher Schuh del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos, así como Zehui Du y Chee Lip Gan de la Universidad Tecnológica Nanyang en Singapur.
Los materiales con memoria de forma a los que se puede deformar y luego son capaces de recobrar su forma original por sí mismos, con o sin ayuda de un estímulo externo como por ejemplo un cambio de temperatura, son conocidos desde la década de 1950. Pero hasta ahora, todos los materiales con esta capacidad han sido esencialmente metales y algunos polímeros, nunca cerámicas.
El equipo de Lai logró desarrollar cerámicas con memoria de forma mediante dos estrategias decisivas. Primero, estos científicos crearon objetos de cerámica tan pequeños que son invisibles a simple vista. La razón de escoger un tamaño tan minúsculo es que los cuerpos pequeños son más resistentes a la ruptura.
Al ser sometida a una carga, la estructura molecular del material cerámico estudiado por el grupo del MIT y la Universidad Tecnológica Nanyang se deforma en vez de quebrarse. Cuando se le calienta, recobra su forma original. Aunque ambas poseen la misma composición química, cada una de las configuraciones moleculares corresponde a un material distinto. Uno de estos materiales es la austenita y el otro la martensita. (Gráfico: Lai et al)
Luego, los investigadores trabajaron en la estructura cristalina del material, optimizándola para su resistencia a las grietas, lo que dio como resultado filamentos de cerámica que tienen un diámetro de solo 1 micrómetro y una deformabilidad que permite que se doblen un 7 por ciento (o sea una extensión equivalente a cerca del 7 por ciento de su tamaño) repetidas veces y sin ninguna ruptura.
La mayoría de las cosas no pueden deformarse más de un 1 por ciento, y de hecho la cerámica normal ni siquiera puede doblarse un 1 por ciento sin romperse.
Aunque un micrómetro es muy diminuto en nuestra vida cotidiana, su tamaño está en plena consonancia con los requerimientos del mundo de las microtecnologías y hasta con muchos de los propios de la nanotecnología.
Debido a esto último, los filamentos de cerámica como los recién desarrollados podrían ser de gran utilidad para artefactos de tamaño micrométrico y hasta nanométrico, como los destinados a aplicaciones biomédicas. Por ejemplo, las cerámicas con memoria de forma podrían ser usadas como microaccionadores para ejecutar acciones dentro de tales dispositivos, como por ejemplo liberar fármacos desde implantes diminutos.
Comparados con los materiales usados hoy en día en microaccionadores, la fortaleza de los nuevos filamentos de cerámica les permitirá ejercer una fuerza muchísimo mayor en un microdispositivo.
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Luego, los investigadores trabajaron en la estructura cristalina del material, optimizándola para su resistencia a las grietas, lo que dio como resultado filamentos de cerámica que tienen un diámetro de solo 1 micrómetro y una deformabilidad que permite que se doblen un 7 por ciento (o sea una extensión equivalente a cerca del 7 por ciento de su tamaño) repetidas veces y sin ninguna ruptura.
La mayoría de las cosas no pueden deformarse más de un 1 por ciento, y de hecho la cerámica normal ni siquiera puede doblarse un 1 por ciento sin romperse.
Aunque un micrómetro es muy diminuto en nuestra vida cotidiana, su tamaño está en plena consonancia con los requerimientos del mundo de las microtecnologías y hasta con muchos de los propios de la nanotecnología.
Debido a esto último, los filamentos de cerámica como los recién desarrollados podrían ser de gran utilidad para artefactos de tamaño micrométrico y hasta nanométrico, como los destinados a aplicaciones biomédicas. Por ejemplo, las cerámicas con memoria de forma podrían ser usadas como microaccionadores para ejecutar acciones dentro de tales dispositivos, como por ejemplo liberar fármacos desde implantes diminutos.
Comparados con los materiales usados hoy en día en microaccionadores, la fortaleza de los nuevos filamentos de cerámica les permitirá ejercer una fuerza muchísimo mayor en un microdispositivo.
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Crean un acelerador de partículas del tamaño de un grano de arroz
El Gran Colisionador de Hadrones, el famosoLHC, es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Sus dimensiones son extraordinarias, con un túnel de 27 km de circunferencia enterrado bajo la frontera franco-suiza donde se llevan a cabo sofisticados experimentos que ya están ayudando a descifrar los misterios de la física y entender los orígenes del Universo. ¿Podría todo eso reducirse al tamaño de un grano de arroz? Científicos del National Accelerator Laboratory SLAC y la Universidad de Stanford creen que sí y lo han demostrado. Los investigadores han utilizado un láser para acelerar los electrones a una velocidad diez veces mayor que la que consigue la tecnología convencional, en un chip de cristal nanoestructurado de unos 3 milímetros.
Los investigadores dicen que fabricar este chip es fácil y barato, por lo que, a su juicio, pone las bases para las nuevas generaciones deaceleradores «de escritorio». A su máximo potencial, el nuevo «acelerador en un chip» puede igualar el poder del acelerador lineal de 2 km de longitud de SLAC en solo 30 metros, y emitir un millón más de pulsos de electrones por segundo. El experimento alcanzó los 300 millones de electrón-voltios por metro, diez veces la aceleración de la máquina de SLAC. El objetivo, dicen los científicos, es alcanzar los mil millones.
«Todavía tenemos varios desafíos que superar antes de que esta tecnología llegue a ser práctica en el mundo real, pero podría ayudar areducir sustancialmente el tamaño y el coste de los futuros colisionadores de partículas de alta energía para explorar el mundo de las partículas y fuerzas fundamentales», explica Joel England, físico de SLAC que dirigió los experimentos. Otra posible aplicación consiste en obtener fuentes de rayos X portátiles y pequeñas para mejorar la atención médica de los heridos en combate y proporcionar imágenes médicas más económicas para hospitales y laboratorios. Darpa, la agencia de investigación del departamento de Defensa estadounidense, ha financiado parte del estudio.
Júpiter y Saturno, los dos planetas más grandees del sistema solar, ambos con anillos, los dioses intestinos que se devoraron, tienen en común que en su atmósfera se produce una lluvia de diamantes líquidos. Experimenar esta lluvia parece ser por el momento humanamente imposible, al menos de que alguien pratique la visión remota como uno de los supuestos agentes psíquicos de la CIA. Pero de cualquier forma vale imaginar experimentar ese paisaje insuperable de diamantes líquidos cayendo sobre nuestros ojos, tal vez mojando nuestro rostros, irisando un tempestuoso cielo de metano.
Científicos creen que rayos detonan moléculas de metano que liberan átomos de carbón en las altas atmósferas de Júpiter y Saturno. Mientras partículas caen a través de capas cada vez más densas de hidrógeno, se comprimen en grafito y luego en diamantes sólidas hasta llegar a temperaturas de 8,000 °C, en las que los diamantes se derriten, formando gotas de lluvia de diamante. En Saturno se podrían generar 10 millones de toneladas de diamates de esta forma.Un robot podría recoger esta lluvia diamante en estos planetas. En una visión anticipatoria, Kevin Baines de la Universidad de Wisconsin-Madison sugiere que para el 2469 se podrían minar enormes cantidades de diamantes. Un tesoro para nuestra visión terrestre de la estética y del valor monetario.
http://pijamasurf.com/2013/10/en-jupiter-y-en-saturno-llueven-diamantes/
Los investigadores dicen que fabricar este chip es fácil y barato, por lo que, a su juicio, pone las bases para las nuevas generaciones deaceleradores «de escritorio». A su máximo potencial, el nuevo «acelerador en un chip» puede igualar el poder del acelerador lineal de 2 km de longitud de SLAC en solo 30 metros, y emitir un millón más de pulsos de electrones por segundo. El experimento alcanzó los 300 millones de electrón-voltios por metro, diez veces la aceleración de la máquina de SLAC. El objetivo, dicen los científicos, es alcanzar los mil millones.
«Todavía tenemos varios desafíos que superar antes de que esta tecnología llegue a ser práctica en el mundo real, pero podría ayudar areducir sustancialmente el tamaño y el coste de los futuros colisionadores de partículas de alta energía para explorar el mundo de las partículas y fuerzas fundamentales», explica Joel England, físico de SLAC que dirigió los experimentos. Otra posible aplicación consiste en obtener fuentes de rayos X portátiles y pequeñas para mejorar la atención médica de los heridos en combate y proporcionar imágenes médicas más económicas para hospitales y laboratorios. Darpa, la agencia de investigación del departamento de Defensa estadounidense, ha financiado parte del estudio.
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En Júpiter y en Saturno llueven diamantes
Científicos creen que rayos detonan moléculas de metano que liberan átomos de carbón en las altas atmósferas de Júpiter y Saturno. Mientras partículas caen a través de capas cada vez más densas de hidrógeno, se comprimen en grafito y luego en diamantes sólidas hasta llegar a temperaturas de 8,000 °C, en las que los diamantes se derriten, formando gotas de lluvia de diamante. En Saturno se podrían generar 10 millones de toneladas de diamates de esta forma.Un robot podría recoger esta lluvia diamante en estos planetas. En una visión anticipatoria, Kevin Baines de la Universidad de Wisconsin-Madison sugiere que para el 2469 se podrían minar enormes cantidades de diamantes. Un tesoro para nuestra visión terrestre de la estética y del valor monetario.
http://pijamasurf.com/2013/10/en-jupiter-y-en-saturno-llueven-diamantes/
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