Durante décadas, los científicos de los materiales han dirigido sus miradas hacia los compuestos existentes en la naturaleza como inspiración para la creación de materiales fuertes y de peso ligero que pudiesen aligerar los vehículos. Estos materiales podrían ayudar a ahorrar en combustible, proteger a los aviones, y usarse en turbinas de motores que funcionen de forma más eficiente. El material que compone las conchas de abulón, llamado nacre, ha resultado de interés especial; es de bajo peso y fuerte, y además resistente ante rupturas . Sin embargo la duplicación de las estructuras a microescala responsables de sus propiedades la resultado complicada hasta ahora, y no ha logrado producir materiales que puedan ser manufacturados a gran escala.

Un grupo de investigadores en Helsinki, Finlandia, ha desarrollado un método simple para fabricar papeles y recubrimientos de gran área parecidos al nacre, y que podrían aplicarse sobre las paredes de los edificios y aviones como refuerzo de peso ligero. Los investigadores trabajarán con la compañía de papel finlandesa UPM para comercializar el material.

“Lo interesante del nacre es que sus propiedades son impresionantes si se tiene en cuenta de lo que está hecho: carbonato de calcio y una proteína,” afirma Robert Ritchie, presidente del departamento de ciencias de los materiales e ingeniería de la Universidad de California, en Berkeley, y que no está involucrado en la investigación de este tipo de recubrimiento. La combinación del nacre de placas interconectadas de un material muy duro pero con tendencia a hacerse añicos junto a una inyección de un material muy blando aunque dúctil da como resultado un compuesto cuyas propiedades son mejores que la suma de sus distintas partes. Al partir de materiales mejores, tales como las cerámicas y polímeros industriales o el metal, debería ser posible crear un compuesto sintético cuyas propiedades fueran incluso mejores que las del nacre.

La mayoría de los intentos por imitar la estructura del nacre, una combinación entre materiales duros y blandos, se han centrado en materiales estructurales que pudieran proporcionar una alternativa de peso ligero al acero en la construcción y en los chasis de vehículos, así como en las turbinas de los motores. El acero es duro—es decir, no se rompe cuando se le aplica una tensión. Los materiales como las cerámicas no se pueden utilizar para aplicaciones estructurales porque no son duros. Pueden soportar la tensión de un gran peso, pero tienen tendencia a hacerse añicos. El año pasado, por ejemplo, el grupo de Ritchie fabricó un material parecido al nacre que se ha convertido en la cerámica más dura jamás creada. Bajo la forma de un recubrimiento, este tipo de material tan duro y fuerte podrían reforzar paredes y recubrir aviones sin añadir peso significativo. Los trabajos previos para la construcción de recubrimientos biomiméticos duros no han logrado salir del laboratorio puesto que dichos materiales requerían una serie de procesos muy laboriosos, como por ejemplo mojar una lámina de cristal 1.800 veces en dos soluciones, para crear recubrimientos finos sobre áreas pequeñas.

En la revista Nano Letters, los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Helsinki describen un proceso para combinar plaquetas de arcilla fuertes y con forma de disco con alcohol de polivinilo, un polímero blando. Al mezclarse en agua, el polímero cubre los discos para crear un barro que se puede transformar en papel o se puede aplicar sobre una superficie como, por ejemplo, una pared. El papel o recubrimiento resultante está compuesto de discos de la así llamada nanoarcilla apilados en filas como los platos del armario de la cocina, rodeados por el polímero, y con una estructura muy similar a la que encontramos en el nacre.

Los recubrimientos de Helsinki son muy fuertes y de peso ligero, aunque siguen teniendo demasiada tendencia a fracturarse como para ser utilizados en la forma en que los materiales estructurales como el acero se usan hoy día. Sus propiedades de material son similares a las de la fibra de vidrio, afirma Andreas Walther, uno de los investigadores de Helsinki. La primera aplicación del material puede que sea en el refuerzo del recubrimiento de paredes. Los experimentos con lanzallamas mostraron que los recubrimientos podían actuar como escudos contra el calor y el fuego.

“La dureza y la fuerza son un punto de partida, aunque tiene que ser más duro para resultar interesante,” afirma Richie desde Berkeley refiriéndose al material. Walther afirma que el método es compatible con un rango de polímeros, que proporcionan la dureza en estos compuestos, y que el grupo está experimentando con polímeros más blandos con la esperanza de crear recubrimientos más duros. Si tienen éxito y logran que el material sea más duro, podría usarse para armaduras y para reemplazar los materiales estructurales en los aviones.