jueves, 27 de noviembre de 2014

Crean el material más ligero del mundo, hecho de un 99,99% de aire

Crean el material más ligero del mundo, hecho de un 99,99% de aire
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE HAMBURGO

Se llama aerografito y está compuesto en un 99,99 por ciento de aire. Ha sido desarrollado por un equipo de investigadores de laUniversidad Técnica de Hamburgo y es, con diferencia, el material más ligero del mundo. El hallazgo se publica esta semana en la revistaAdvanced Materials.
Se trata de una matriz de microscópicos tubos de carbono que están completamente huecos por dentro. Es decir, que el nuevo material está formado, en su inmensa mayor parte, de aire. De hecho, tiene una densidad de apenas 0,2 milígramos por centímetro cúbico, cuatro veces menos que el anterior material más ligero del mundo.
Pero su increíble ligereza no debe llevarnos a engaño. El aerografito posee una resistencia extraordinaria y cuenta con una serie de propiedadas estructurales que podrían calificarse de ciencia ficción.
Por ejemplo, puede ser comprimido hasta reducir 1.000 veces su tamaño y, al cesar la presión, regresar de inmediato a su forma original. Y es capaz de soportar más de 40.000 veces su propio peso. Por si fuera poco, es también un excelente conductor de electricidad.

Baterías ultraligeras

El aerografito supera ampliamente a los dos materiales que ostentaban anteriormente el récord como sustancias mas ligeras: El aerogel de nanotubos de carbono, con una densidad de 1 miligramo por centímetro cúbico, y la microretícula metálica ultraligera, con una densidad de apenas 0,9 miligramos por centímetro cúbico.
"Buscábamos estructuras de carbono tridimensionales -explica Karl Schulte, uno de los creadores del aerografito- y nos encontramos con este material".
Aunque es pronto para hablar de aplicaciones, una de las primeras podría estar en la fabricación de una nueva generación de pilas y baterías ultraligeras.


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El «humo congelado», el material del futuro, llega a casa

El «humo congelado», el material del futuro, llega a casa
NASA
Los nuevos aerogeles flexibles son 500 veces más fuertes
El aerogel, un sólido súper ligero al que también llaman «humo congelado», puede pasar de ser una maravilla de la era espacial a utilizarse en la vida cotidiana gracias a las grandes mejoras introducidas en los últimos años en sus componentes. Cientos de veces más fuerte, los científicos creen que este material podrá ser empleado en la fabricación de ropa que nos proteja del frío y las inclemencias del tiempo, frigoríficos con las paredes más delgadas en los que caben más alimentos o como aislante para edificios, entre otros productos. La investigación ha sido presentada en el encuentro anual de la Sociedad de Química Americana, que se celebra en Philadelphia (Pensilvania), y en la que participan más de 14.000 científicos.
Los aerogeles tradicionales desarrollados ya hace décadas están hechos de sílice, que se encuentra en la arena de la playa. Son frágiles y se rompen y se desmoronan fácilmente. Con el tiempo, los científicos han conseguido mejorar la fuerza de los aerogeles.
«Los nuevos aerogeles son hasta 500 veces más fuertes que sus equivalentes de sílice», afirma la investigadora Mary Ann B. Meador, que ha presentado un aerogel desarrollado por científicos del Glenn Research Center de la NASA en Cleveland, Ohio. «Una pieza gruesa puede soportar el peso de un automóvil. Y pueden ser producidos con una forma delgada, una película tan flexible que hace posible una amplia variedad de usos comerciales e industriales».

Un jersey de aerogel

Estos aerogeles flexibles se podrían utilizar, por ejemplo, en un nuevo género de ropa súper aislante que mantenga a la gente calienteaunque haga frío, con menos volumen que las tradicionales prendas térmicas. Tiendas de campaña y sacos de dormir tendrían las mismas ventajas. Además, las paredes de frigoríficos y congeladores reducirían su espesor, aumentando la capacidad de almacenamiento. Meador asegura que el aerogel es de cinco a diez veces más eficiente que el aislamiento existente. Una hoja de un cuarto de pulgada de espesor proporciona tanto aislamiento como de 3 pulgadas de fibra de vidrio. También considera que podrían existir múltiples aplicaciones en aislantes finísimos pero muy eficaces para edificios, tuberías, tanques calentadores de agua y otros dispositivos.
La NASA prevé el uso de este novedoso material en un avanzado sistema de reentrada de las naves espaciales que regresan a la Tierra desde la Estación Espacial Internacional (ISS), y tal vez en otras misiones. Las naves necesitan un escudo térmico para evitar que se quemen debido al calentamiento por fricción de la atmósfera terrestre. Dichas pantallas pueden ser voluminosas y pesadas, por lo que la NASA investiga el uso de un escudo térmico hecho de aerogel flexible que se infle como un globo cuando la nave entre en la atmósfera.
Meador cree que el material podría utilizarse también para aislar los trajes espaciales. Sin embargo, es probable que no fuera adecuado para las prendas de vestir utilizadas en la extinción de incendios, que requieren de protección más allá de los 575 grados Fahrenheit límites del aerogel.
Los científicos produjeron los nuevos aerogeles fuertes de dos maneras. Una de ellas implica hacer cambios en la arquitectura interna de los aerogeles de sílice tradicionales. Para ello, utilizaron un polímero, un material similar al plástico, que refuerza las redes de sílice que se extienden a lo largo de la estructura del aerogel. La otra fórmula implicapoliamida, un polímero increíblemente fuerte y resistente al calor, insertada para añadir más fuerza a la estructura.





























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Un nuevo material elimina el calor de los edificios y lo envía al espacio

El equipo de Stanford
Ingenieros de la Universidad de Stanford en California (EE.UU.) han inventado un revolucionario revestimiento para los tejados que puede ayudar a enfriar los edificios sin aire acondicionado y sin enchufe alguno, incluso a plena luz del día, radiando el calor de los inmuebles y enviándolo directamente al espacio sin dañar la atmósfera. El invento, dado a conocer este miércoles en la revista Nature, es un material multicapa ultrafino, incluso más delgado que una lámina de aluminio, que dobla tanto la luz visible como la invisible a su voluntad. El resultado, según explican, es un edificio hasta 5 ºC más fresco sin que se note ni en la factura ni en el medioambiente.
El calor puede ser transferido de tres maneras: por conducción, convección y radiación. La conducción de calor se produce a través del tacto. Por eso nos ponemos un guante de cocina antes de tocar una bandeja que ha estado en el horno. La convección ocurre por el movimiento de fluidos o del aire: es la ráfaga de aire caliente que sale cuando se abre el horno. Y la radiación transfiere el calor en forma de luz infrarroja, que emana de los objetos hacia el exterior, invisible a la vista. Es lo que pasa cuando nos acercamos a un horno cerrado sin tocarlo, y sentimos cómo se eleva la temperatura.

Una ventana al espacio

Eso último es lo que hace el nuevo recubrimiento, irradiar la luz infrarroja que porta el calor lejos del edificio y directamente al espacio, a la frecuencia precisa que le permite pasar a través de la atmósfera sin calentar el aire. «Piense en ello como tener una ventana al espacio», dice Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica y responsable del ingenio.
Pero como la luz visible del Sol también calienta las cosas, la transmisión de calor hacia el espacio no es suficiente por sí sola. Para solucionarlo, el revestimiento también actúa como un espejo altamente eficiente, evitando que el 97% de la luz solar golpee el edificio y lo caliente.
El resultado es lo que el equipo de Stanford llama enfriamiento fotónico radiante, que hace que el ambiente se refresque hasta 5ºC durante el día sin darle al botón del aire acondicionado. «Esta idea es muy novedosa y extraordinariamente simple», dice Eli Yablonovitch, profesor de ingeniería en la Universidad de California Berkeley y uno de los pioneros de la fotónica.
Los investigadores diseñaron el material para que sea rentable para su despliegue a gran escala en los tejados de los edificios. Aunque sigue siendo una tecnología joven, creen que algún día podría reducir la demanda de electricidad, ya que, por ejemplo, el 15% de la energía utilizada en los edificios de EE.UU. proviene del aire acondicionado.
Para Aaswath Raman, autor principal del artículo de Nature, un mundo que sufre el calentamiento global necesita tecnologías de refrigeración que no requieran potencia. «El enfriamiento radiante fotónico hace de la refrigeración fuera de la red una posibilidad para las regiones rurales, además de ayudar a la disparada demanda de aire acondicionado en las zonas urbanas», añade.

Del tamaño de una minipizza

El material multicapa tiene solo 1,8 micras de espesor, más delgado que el papel de aluminio más fino. Está hecho de siete capas de dióxido de silicio y óxido de hafnio en la parte superior de una delgada capa de plata. Estas capas no tienen un espesor uniforme, sino que han sido diseñadas para crear el nuevo material.
Pero para llevar a la práctica su invento, los ingenieros deberán resolver al menos dos problemas técnicos. El primero es cómo llevar el calor en el interior del edificio hacia ese revestimiento exterior. El segundo es la producción. Ahora mismo, el prototipo del equipo de Stanford es del tamaño de una pizza para una persona. La refrigeración de edificios requerirá grandes paneles, aunque los investigadores creen que hay fabricantes que pueden hacerlos a esa escala.
En términos más generales, el equipo ve este proyecto como un primer paso hacia el uso del frío del espacio como un recurso. De la misma manera que la luz solar es una fuente de energía renovable, el universo frío suministra una extensión casi ilimitada para volcar calor. Y para los ingenieros, su fórmula puede servir para explotarlo.


































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