China.- Un equipo de científicos chinos desarrolló un nuevo tipo de diamante capaz de mantener su extraordinaria dureza y, al mismo tiempo, resistir impactos y fracturas mucho mejor que el diamante convencional, en un avance que podría tener importantes aplicaciones industriales y tecnológicas.
La investigación, publicada en la revista científica Nature Synthesis, fue realizada por especialistas del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias y la Universidad Beihang.
La fragilidad del diamante convencional
El diamante es considerado el material natural más duro conocido, pero esa propiedad tiene un punto débil: su elevada fragilidad. Un golpe suficientemente fuerte puede provocar que se fracture con facilidad, una limitación que durante décadas los científicos han intentado superar sin sacrificar su dureza.
El nuevo método parece haber encontrado una solución a ese dilema.
Nanotubos de carbono como refuerzo
Los investigadores incorporaron nanotubos de carbono de paredes múltiples al material. Se trata de estructuras microscópicas extremadamente resistentes que, pese a tener un diámetro miles de veces menor que el grosor de un cabello humano, poseen una extraordinaria resistencia mecánica.
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Para fabricar el compuesto, el equipo mezcló polvo de diamante con los nanotubos y sometió la combinación a condiciones extremas: alrededor de 2,000 grados Celsius y una presión equivalente a unas 150,000 veces la presión atmosférica.
El proceso permitió que los nanotubos se integraran químicamente con los granos de diamante y formaran una red tridimensional continua en el interior del material.
Los científicos comparan esta estructura con el acero utilizado para reforzar el hormigón: el diamante aporta la dureza, mientras los nanotubos actúan como una especie de sistema interno de refuerzo.
Las pruebas realizadas demostraron que el nuevo material conserva una dureza de aproximadamente 91.6 gigapascales, comparable con la del diamante convencional.
Pero la diferencia aparece cuando el material es sometido a esfuerzos capaces de provocar una fractura. Según los investigadores, su resistencia a la fractura puede aumentar hasta seis veces.
Las observaciones mediante microscopía electrónica permitieron comprobar el mecanismo. En un diamante convencional, una grieta puede propagarse rápidamente a través del material hasta provocar su ruptura. En el nuevo compuesto, los nanotubos interfieren en ese proceso, atrapando y desviando las grietas, que se ven obligadas a recorrer trayectorias más complejas antes de avanzar.
El resultado es un material que combina dos propiedades que tradicionalmente parecían difíciles de mantener juntas: una dureza extrema y una elevada resistencia a la fractura.
El descubrimiento podría tener aplicaciones en sectores que requieren materiales capaces de soportar condiciones extremas.
Entre sus posibles usos figuran la fabricación de herramientas de corte de alta resistencia, brocas destinadas a perforaciones geológicas, equipos para trabajar metales y cerámicas, y determinados componentes utilizados en la industria aeroespacial.
Los investigadores también señalan que el material podría permitir desarrollar herramientas con una vida útil más prolongada y mejorar la eficiencia de procesos industriales en los que actualmente el desgaste y la fractura representan costos importantes.
Más que crear simplemente un diamante «irrompible», el avance chino apunta a resolver uno de los principales problemas de este material: cómo conservar su dureza excepcional y hacerlo, al mismo tiempo, mucho menos vulnerable a las fracturas.