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Esto pasa cuando imitamos a la naturaleza

​Cuando los japoneses decidieron construir un tren bala que fuera el más rápido del mundo hace unos 30 años, descubrieron un obstáculo: al salir de los túneles y llegar a las estaciones hacía un ruido ensordecedor que podría ocasionar daños incluso para las mismas estructuras, debían solucionarlo. Y lo hicieron.

​El ruido era producido por una masa de aire comprimido que se formaba en la parte delantera del tren por su forma poco aerodinámica. Para solventarlo, ingenieros encontraron inspiración en los picos afilados, largos y puntiagudos del pájaro Martín pescador.

El ancho de los picos de estas aves va aumentando desde la punta a la cabeza, por lo cual son perfectos para sumergirse en el agua y bordearla. Así, no solo no empuja el agua, sino que reduce el impacto y gana velocidad para atacar a sus presas.

Después de este análisis, cambiaron el diseño de la parte delantera del tren y le permitió ser más veloz, silencioso y potente, porque redujo la resistencia frente al aire.

Cerámicos de alta resistencia: una inspiración colombiana

“Comprender cómo funciona la naturaleza que lleva millones de años mejorando sus materiales y diseños para funcionar bien. Estudiar cómo están formados y sacar ideas de cómo funcionan para llevarlas a aplicaciones o necesidades técnicas”.

De eso se trata la bionspiración, explica Alex Ossa, investigador de la Escuela de Ingeniería, quien pasó de estudiar uno de los componentes del asfalto a empelicularse con el estudio de los caparazones de tortugas, las escamas de pescado, los dientes de los humanos o los colmillos de las serpientes.

Pero Santiago Gil, uno de sus estudiantes del Doctorado en Ingeniería, quiso ir más allá: “Yo no solo quería entender cómo funcionan los materiales, mi deseo era producirlos”. Se dieron manos a la obra y pudieron obtener un material cerámico de gran utilidad.

Para ello, analizaron cómo están formados nuestros huesos, en especial, los poros, los cuales hacen que ellos no sean tan pesados, pero sí muy resistentes.

Si viéramos el interior de cada uno de nuestros huesos notaríamos muchos pequeños huecos y cada uno en diferentes direcciones y tamaños. Y justo eso fue lo que replicaron Alex y Santiago.

Para proporcionar un peso más liviano a la cerámica ―que normalmente tiende a ser muy pesada―, como si de una receta de comida se tratara, revolvieron pequeñas partículas de material cerámico similar al de los huesos con agua.

Luego, la mezcla pasó a un proceso controlado de congelamiento donde el agua se convirtió en pequeños cristales. En una especie de horno, los cristales se evaporaron y en su lugar se formaron los poros.

Gracias a ellos y a la aplicación de una temperatura orientada, la cerámica final queda con una alta resistencia para soportar cargas de gran volumen.

Aunque, por sus propias características, este tipo de cerámicos es liviano y frágil, puede tener aplicación en hornos industriales para aislar el calor, por ejemplo, y sus poros pueden infiltrarse con materiales que mejoran la resistencia a la fractura, con el fin de resolver problemas en el sector de la construcción o incluso en el implante de huesos en humanos.

Sin duda, Alex y Santiago demuestran que la naturaleza es increíble y que nosotros mismos, ¿por qué no?, podemos ser una fuente de inspiración.

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Texto: Christian Alexander Martinez-Guerrero (Comunicador, Vicerrectoría de Descubrimiento y Creación) y Juanita Donato García (Monitora de la Vicerrectoría de Descubrimiento y Creación).

Video: Christian Alexander Martinez-Guerrero (Comunicador, Vicerrectoría de Descubrimiento y Creación).

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¿Cómo citar?

Gil-Duran, S., Arola, D. & Ossa, E.A. Control of Porosity in Freeze Casting. JOM 72, 1477–1486 (2020). https://doi.org/10.1007/s11837-019-03974-y

Última modificación: 01/10/2020 11:50