Los 10 materiales más resistentes conocidos por el hombre

Esta clasificación se basa en la resistencia a la tracción (GPa), excepto cuando se indica lo contrario. Algunos materiales (por ejemplo, el aerogel) se incluyen por sus propiedades únicas, como su densidad ultrabaja o su resistencia térmica.

Nota: "Más fuerte" se refiere aquí a la resistencia a la tracción (resistencia a la separación). En cuanto a la dureza (resistencia al rayado), el diamante sigue siendo el material natural más duro (Mohs 10).

1. Grafeno (130 GPa)

El grafeno es el material más resistente conocido, con una resistencia a la tracción inigualable gracias a su red de carbono de un átomo de grosor.

El grafeno es una película bidimensional en forma de panal formada por átomos de carbono con hibridación sp2. Es una estructura de lámina monocapa separada del grafeno y es también el material más delgado conocido. La resistencia a la tracción y el módulo elástico del grafeno son de 130 GPa y 1,1 TPa, respectivamente, y su resistencia es 100 veces superior a la del acero ordinario. Las bolsas hechas de grafeno, que pueden soportar unas 2 toneladas de peso, son con diferencia el material más resistente conocido.

2. Lonsdaleíta (121~130 GPa)

La lonsdaleíta, una rara forma hexagonal del diamante, es teóricamente más fuerte que el diamante convencional.

La lonsdaleíta fue identificada por primera vez en un cráter por el geólogo estadounidense Lonsdale y definida como un diamante hexagonal de meteorito. Al igual que los diamantes, está formada por átomos de carbono, pero sus átomos de carbono están dispuestos de formas diferentes. Los resultados de la simulación muestran que la lonsdaleíta es un 58% más resistente a la presión que el diamante.

3. Diamante (90~100 GPa)

El diamante presenta una resistencia a la tracción y una dureza excepcionales gracias a su estructura cristalina tetraédrica compacta.

El diamante es la sustancia natural más dura de la Tierra y es un alótropo del carbono. La dureza del diamante es el nivel más alto de la dureza Mohs: el grado 10. Su microdureza es de 10000kg/mm2, que es 1000 veces superior a la del cuarzo y 150 veces superior a la del corindón.

4. Nanotubos de carbono (63 GPa)

Los nanotubos de carbono combinan resistencia extrema y ligereza, lo que los hace ideales para nanomateriales estructurales.

Los nanotubosde carbono (CNT) son materiales cuánticos unidimensionales formados por átomos de carbono hexagonales dispuestos en tubos coaxiales. Pueden clasificarse como nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) o nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) en función del número de capas de grafeno. Los nanotubos de carbono tienen excelentes propiedades mecánicas, con una resistencia a la tracción de 63 GPa. Su módulo elástico puede alcanzar hasta 1 TPa, lo que equivale al del diamante y unas 5 veces al del acero.

5. Nanotubos de nitruro de boro (33 GPa)

Al igual que el carbono, el nitruro de boro puede formar láminas de un solo átomo que pueden enrollarse para formar nanotubos. Los nanotubos de nitruro de boro (BNNT) son estructuralmente similares a los nanotubos de carbono y ofrecen una resistencia a la tracción comparable, con valores en torno a 33 GPa. Su verdadera ventaja radica en su excepcional estabilidad térmica y química, así como en su fuerte unión interfacial con los polímeros: los BNT presentan una resistencia interfacial un 30% mayor con el PMMA y un 20% mayor con la resina epoxi que los nanotubos de carbono.

Los nanotubos de nitruro de boro tienen propiedades ópticas, excelentes propiedades mecánicas y de conductividad térmica, además de soportar altas temperaturas y absorber la radiación de neutrones, por lo que se convierten en aditivos eficaces para la mejora mecánica o térmica de compuestos de polímeros, cerámicos y metálicos. Otras aplicaciones de los nanotubos de nitruro de boro son los escudos protectores, los aislantes eléctricos y los sensores.

6. Fibra de UHMWPE (30,84 GPa)

La fibra de polietileno de peso molecular ultra alto se utiliza en blindajes y dispositivos médicos debido a su elevada relación resistencia-peso.

El UHMWPE es un tipo de fibra hecha de polietileno con un peso molecular relativo de 1 millón a 5 millones, que es actualmente una de las fibras más fuertes y ligeras del mundo. Es 15 veces más resistente que el alambre de acero pero muy ligera, y es un 40% más ligera como máximo que materiales como la aramida.

7. Vidrio metálico (1,61 GPa)

El vidrio metálico se caracteriza por su gran resistencia y elasticidad debido a su estructura atómica desordenada.

El vidrio metálico también se denomina metal amorfo, que suele ser una aleación, con una estructura amorfa y otra vítrea. Esta doble estructura determina que tenga muchas propiedades superiores a las del metal cristalino y el vidrio, como buena conductividad eléctrica, alta resistencia, gran elasticidad, más resistencia al desgaste y a la corrosión. El vidrio metálico es más resistente que el acero y más duro que el acero duro para herramientas.

8. Seda de araña de corteza de Darwin (1,6 GPa)

Esta seda de araña destaca como uno de los materiales biológicos más resistentes, superando a la mayoría de las fibras sintéticas.

En Madagascar se ha encontrado una nueva especie de araña, la araña de corteza de Darwin, que crea la tela más grande y sólida del mundo. Con 25 metros de ancho, la tela de esta araña es el material biológico más resistente jamás estudiado y 10 veces más fuerte que el kevlar del mismo tamaño.

9. Carburo de silicio (0,3 GPa)

El carburo de silicio es una cerámica duradera conocida por su resistencia térmica y su moderada resistencia a la tracción.

Elcarburo de silicio es un mineral natural en la naturaleza, o se fabrica a partir de arena de cuarzo, coque de petróleo (o coque de carbón), virutas de madera y otras materias primas mediante fundición a alta temperatura en un horno resistivo. El carburo de silicio es duro, con una dureza Mohs de 9,5, sólo superada por el diamante más duro del mundo. Además, el carburo de silicio tiene una excelente conductividad térmica. Es un tipo de semiconductor y puede resistir la oxidación a altas temperaturas.

10. Aerogel (0,02 GPa)

Elaerogel es un material ultraligero con una resistencia a la tracción mínima, pero valioso para el aislamiento térmico.

El aerogel es una forma de material sólido que tiene la menor densidad del mundo. Los aerogeles tienen una notable relación resistencia-peso debido a su densidad extremadamente baja y pueden soportar fuerzas de compresión miles de veces superiores a su masa, y permanecen térmicamente estables hasta 1200°C.

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Referencias

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