Nanomateriales ingeniosos que rivalizan en dureza con el diamante

Por Gustavo R. Plaza (Universidad Politécnica de Madrid)

En la última semana se publicaba un trabajo desarrollado en centros de China y de EE.UU., liderado por el investigador Yongjun Tian, en el que se describía el proceso de obtención de un material nanoestructurado de nitruro de boro, que presenta una dureza comparable o incluso superior a la del diamante (la comparación está aún en discusión). Este material es un gran ejemplo de cómo la ciencia de materiales permite obtener soluciones cada vez más cercanas a lo que, hasta hace no mucho tiempo, parecía ciencia ficción.

El nitruro de boro puede obtenerse en pequeños volúmenes con forma cristalina trasparente, procesándolo a elevada presión. Las simulaciones numéricas de este material indican que su dureza sería incluso superior a la del diamante si fuera posible obtenerlo en tamaño suficientemente grande y medir sus propiedades.

Pues bien, el trabajo indicado describe cómo se ha obtenido ingeniosamente un pequeño volumen de nitruro de boro nanoestructurado en sucesivas capas de espesor nanométrico. La estructura de sucesivas capas permite que en el material estén presentes una gran cantidad de fronteras (‘bordes de granos’) entre las capas. Las fronteras suponen un obstáculo para los movimientos internos en el cristal, de modo que reducen su deformabilidad; esto es, aumentan su dureza. El éxito de este trabajo ha sido la obtención de una microestructura con una escala nanométrica, generando «láminas nanogemelos ultrafinas». Una lámina nanogemela es una porción cristalina con una estructura especular respecto a la de porción de cristal al otro lado de la frontera de separación. De esta forma un policristal de dominios nanogemelos está formado por sucesivas capas en las que la orientación de los cristales varía alternadamente. En el trabajo citado de Tian y sus colegas el espesor de los nanodominos es de solo unos 4 nm en promedio!

Aunque, por su dificultad, las medidas de la dureza de estos materiales necesitan aún algún tiempo para quedar firmemente establecidas, la idea del diseño de este material y su procesado constituyen un nuevo éxito en el campo de la ciencia e ingeniería de materiales.