“Verlo fue impresionante”. Quien habla es Brad Boyce, científico del Sandia National Laboratories. Y para ser justos, lo cierto es que no le falta razón. Lo que ha comprobado junto a sus compañeros de Nuevo México es un fenómeno cuanto menos chocante y que deja posibilidades tan fascinantes como prometedoras en el campo del estudio de materiales. ¿La razón? Desde hace tiempo sabemos que los metales se agrietan con el uso y que esas fisuras pueden crecer hasta suponer un quebradero de cabeza. Ahora sabemos que también son “autorreparables”.

En Sandia han comprobado que —cuando se someten al menos a ciertas condiciones— esas franjas diminutas pueden reducirse, “curarse” sin ayuda externa. Exacto, más o menos igual que el androide T-1000 de ‘Terminator’.

A vueltas con las grietas. Eso es básicamente lo que estaban haciendo Khalid Hattar y Chris Barr en las instalaciones de Sandia: investigar cómo se formaban y extendían diminutas fisuras en una pieza de platino. Para su experimento, que se manejaba en el terreno de la nanoescala, usaron una técnica especial que requiere de un microscopio electrónico y tirar de forma reiterada de los extremos del metal 200 veces por segundo. Hasta ahí todo normal. La sorpresa llegó cuando al cabo de 40 minutos aquellos pequeños desperfectos parecieron “cambiar de rumbo”.

“Un extremo de la grieta se fusionó como si volviera sobre sus pasos, sin dejar rastro de la lesión anterior”, explican desde Sandia National Laboratories. Con el tiempo la pequeña fisura volvió a crecer en otra dirección, pero eso no impidió que el fenómeno los dejase asombrados. Tanto, que Hattar lo ha tachado de “hallazgo sin precedentes”. No lo buscaban, pero sí abrió una vía en la que han ahondado para conocer más detalles sobre lo que ahora denominan “soldadura en frío”.

De la teoría… a la pura fortuna. En el experimento de Sandia quizás interviniese la fortuna. En lo que no lo hizo desde luego fue en los pasos que los investigadores dieron a continuación. Al enterarse del fenómeno Boyce levantó el teléfono y contactó con Michael Demkowicz, de la Texas A&M University. Tenía buenas razones para hacerlo. Tiempo atrás, cuando ejercía como profesor asistente del departamento de ciencia e ingeniería de materiales del MIT, Demkowicz había trabajado en una teoría peculiar: la capacidad del metal para regenerarse.

En octubre de 2013 incluso publicó un artículo en la revista Physical Review Letters el que desarrollaba sus ideas sobre cómo, sometido a ciertas condiciones, el metal sería capaz de soldar las grietas producidas por el desgaste. Su propuesta, eso sí, era teórica y se basaba en simulaciones elaboradas con ordenador.

No mires al T-1000 de ‘Terminator’. “Me alegró mucho escucharlo, por supuesto”, confiesa Michael Demkowicz. En realidad hizo mucho más que eso. Recurrió a un modelo informático para recrear el experimento y constató que el peculiar fenómeno que había dejado asombrados a los expertos de Sandia era el mismo sobre el que él había teorizado hace años. “Cuando hice mis predicciones por primera vez, algunos periodistas dijeron que estaba trabajando en un T-1000. Eso sigue siendo ciencia ficción”, comenta el profesor a la agencia Reuters.

… pero sí a ‘Battlestar’. Demkowicz no es completamente reacio a hacer comparaciones con la ciencia ficción. El hallazgo sobre el que acaba de publicar en Nature junto a sus colegas de la Texas A&M University, Sandia y la Universidad de Tennessee, quizás no sea exactamente igual a la espectacular tecnología del androide T-1000 de ‘Terminator’, pero sí acepta símiles televisivos. 

El mismo Demkowicz los usa de hecho para explicar qué tienen entre manos. “Al final de ‘Battlestar Galactica’ la tripulación adaptó algo de la tecnología Cylon para ayudar a curar los daños por fatiga de su nave, haciendo que el metal se comporte como un tejido orgánico que puede curar sus propias heridas. Diría que en lo que trabajamos se parece más a ese ejemplo”, relata el científico a Reuters.

Pero… ¿Qué han descubierto? Brad Boyce lo aclara de forma meridiana: “Lo que hemos confirmado es que los metales tienen su propia capacidad intrínseca y natural de curarse a sí mismos, al menos en caso de daños por fatiga a nanoescala”. Su foco se centra por lo tanto en las grietas microscópicas que se abren en el metal con el tiempo debido al estrés y los movimientos repetitivos, fracturas que pueden crecer, extenderse y acabar rompiendo las estructuras que conforman.

Desde Sandia reconocen que todavía hay trabajo por delante: queda mucho por saber sobre el proceso de “autorreparación” y sus posibles aplicaciones prácticas. “El grado de generalización de estos resultados será probablemente objeto de un amplio estudio”, vaticina el científico: “Demostramos que esto ocurre en metales nanocristalinos en el vacío, pero no sabemos si esto puede inducirse en metales convencionales al aire”. Su prueba se hizo a fin de cuentas en condiciones muy precisas: en nanoescala, con grietas por fatiga y piezas de platino y cobre.

¿Por qué es importante? Por su potencial. Queda aún mucho camino por delante y dudas importantes que deberemos solventar, como si el proceso se da también cuando el metal está expuesto al aire o requiere el entorno de vacío del microscopio, pero Boyce se muestra entusiasmado: “Incluso si solo ocurre en el vacío, tiene importantes ramificaciones para la fatiga en vehículos espaciales o la fatiga asociada a grietas subsuperficiales que no están expuestas a la atmósfera”.

Las simulaciones indican ya que la “autoregeneración” sería factible con otros metales distintos al platino o cobre y que es “totalmente plausible” que podamos encontrarla en aleaciones, como el acero. “Con estos conocimientos es posible que se puedan establecer estrategias alternativas de diseño de materiales o enfoques de ingeniería que ayuden a mitigar los fallos por fatiga”, señala Boyce. En su opinión la nueva vía de trabajo puede ayudarnos a ampliar nuestros conocimientos sobre este tipo de problemas en las estructuras e incluso anticiparnos a ellos.

“Una revolución de la ingeniería”. La frase está sacada de la nota en la que Sandia National Laboratories anuncia el hallazgo, lo que da una idea precisa de la dimensión que le atribuye: “Si se puede aprovechar este fenómeno, podría dar paso a una revolución de la ingeniería en la que los motores, puentes y aviones podrían revertir el daño ocasionado por el desgaste, haciéndolos más seguros y duraderos”.

Queda camino por delante, en cualquier caso. Y sobre todo trabajo. Los materiales autorreparables no son al fin y al cabo algo exactamente nuevo. Los investigadores llevan tiempo intentando crearlos por su enorme abanico de posibilidades.

Imágenes: Craig Fritz-Sandia National Laboratories y Dan Thompson

En Ciberpro: El mantenimiento del hormigón es carísimo. Estados Unidos lo sabe y por eso está creando cemento que se “repara” solo