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.