En la actualidad, una colaboración entre investigadores de Caltech y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía ha creado una forma de vidrio que posee ambas cualidades. Es más fuerte y más resistente que el acero o, de hecho, cualquier otro material conocido. El material posee paladio, un metal cuya posible utilización en vidrio fue reconocida hace 45 años.
"Es probablemente el mejor material tolerante a los daños que hemos visto", afirma Robert Ritchie, profesor de la Universidad de Califo ia, en Berkeley, que puso a prueba el nuevo material. Afirma que nadie ha logrado tal dureza a partir de 100% vidrio y que existe la posibilidad de producir el vidrio en masa.
Julia Greer, profesora asistente de Ciencias de los Materiales en Caltech, y que no estuvo involucrada en el desarrollo del material, afirma que "tiene potencial para superar las limitaciones que los vidrios metálicos siempre han tenido".
El trabajo se resume en un estudio publicado esta semana en la revista Nature Materials. Marios Demetriou, profesor de Caltech y autor principal del artículo, afirma que el trabajo consistió en la búsqueda de una versión particularmente fuerte de la forma más simple de vidrio, llamada vidrio marginal, para luego convertirla en una forma aún más fuerte conocida como el vidrio a granel o bruto.
"Lo que hicimos es encontrar un vidrio marginal muy, muy duro hecho de paladio con pequeñas fracciones de metaloides como el fósforo, silicio y germanio, que dio lugar a muestras de un milímetro de espesor. Y entonces nos dijimos, vamos a añadir muy poca cantidad de algo que lo convierta en bruto sin hacer que sea frágil", afirma Demetriou. Mediante la adición de un 3,5 por ciento de plata a ese vidrio marginal, Demetriou fue capaz de aumentar el grosor a seis milímetros, manteniendo su dureza.
"El talón de Aquiles de estos vidrios metálicos es que cuando se les aplica tensión o se deforman de alguna manera, fallan de forma catastrófica", señaló Greer. Esto ocurre a través de la formación de lo que se denomina como "bandas de corte," pequeños defectos que se unen en patrones parecidos a venas y que evolucionan rápidamente en grietas, haciendo que el vidrio se rompa en trozos extremadamente pequeños. Sin embargo, según los investigadores, el vidrio de paladio genera tal cantidad de este tipo de bandas que forman un patrón de bloqueo que evita que las grietas se propaguen, sin menoscabar con ello las propiedades generales del material.
Ritchie señala que podría ser posible combinar otros elementos para hacer vidrios aún mejores. John Lewandowski, profesor de metalurgia en la Case Weste Reserve University, afirma: "Uno de los resultados de este proyecto será el de impulsar una gran cantidad de trabajo en áreas relacionadas, examinando los detalles, modelando, analizando los efectos de temperatura o de lo que sucede cuando se hacen pruebas".
La limitación es el altísimo coste del paladio. Por lo tanto, afirma Ritchie, aunque existe un sinnúmero de aplicaciones estructurales que podrían utilizar este material de alta fuerza y resistencia—como por ejemplo componentes de automoción y aeroespaciales—muchos de ellos resultarán poco prácticos en el mercado.
Demetriou es más optimista. Cree que ya hay demanda para el vidrio metálico y afirma que un producto como, por ejemplo, los implantes dentales hechos con este material, podrían estar disponibles en los próximos cinco años. Afirma que esto ofrecería una "alte ativa superior" a los implantes tradicionales de metales nobles, que son más blandos y más rígidos y, por lo tanto, tienen más probabilidades de erosionarse o causar atrofia ósea.
El primer paso es convencer a los fabricantes de que el material posee "atributos únicos e inusuales", explica. A continuación, en última instancia se necesitarán una serie de pruebas de rendimiento, longevidad, y compatibilidad biológica, antes de determinar si el precio es competitivo.
En cuanto a estructuras a gran escala como, por ejemplo, puentes, Demetriou señala que los costes probablemente eviten su uso. Sin embargo tiene la esperanza de desarrollar algo más barato. "Si desarrollamos una aleación de hierro o cobre con estas propiedades", afirma, "te puedo decir que acabaremos para siempre con el negocio del acero".