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Solo para Ingenieros
Ciencia y Tecnología
Dr. Arnoldo Bautista Corral
Sólo para ingenieros (227): El material natural más fuerte del mundo...
27/02/2015
Clasificación: Ingeniería de materiales
Estimados colegas y amigos,
Seguramente usted está al tanto que el objetivo primordial del Ingeniero de materiales es dominar al
máximo las técnicas avanzadas de producción y transformación de materiales, así como contribuir en
el desarrollo de nuevos materiales y de nuevos procesos de producción. En este mundo de
rapidísimos avances tecnológicos, el ingeniero de materiales es un agente esencial e imprescindible
en la selección de materiales para todas las áreas de la ingeniería y en particular en el mundo del
diseño. Por lo anterior una nota como las que nos envía ahora nuestro colega, la cual se publicó el 18
de febrero de este año en el boletín electrónico de la ‘University of Portsmouth’, es oro molido para
ellos. Veamos de que se trata…
El boletín de la Universidad expone que recientes estudios realizados por algunos de sus
investigadores muestran que los dientes de lapa podría ser el material mas resistente del mundo.
En efecto, investigadores de la ‘University of Portsmouth’ han descubierto que las lapas –pequeñas
criaturas acuáticas (moluscos gasterópodos) protegidos con una concha cónica– tienen dientes con
una estructura biológica tan resistente que se puede tomar como base para fabricar los carros,
barcos y aviones del futuro.
El objetivo del estudio fue analizar el funcionamiento mecánico a pequeña escala de estos dientes
empleando un microscopio de fuerza atómica, un método que se utiliza para analizar las estructuras
de los materiales hasta el nivel de átomo.
Tacuba 5, Centro, Ciudad de México, Distrito Federal, C.P. 06000
http://www.academiapanamericanaingenieria.org
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Asa Barber, Profesor de la Escuela de Ingeniería de la ‘University of Portsmouth,’ quien lidera la
investigación, nos comenta ‘La naturaleza es una fuente de inspiración maravillosa ya que se
encuentran multiplex estructuras que tienen propiedades mecánicas extraordinarias. Muchas de la
cosas que observamos a nuestro alrededor, como los árboles, las conchas de los moluscos en el mar
o los 'dientes de las lapas', las hemos analizado en el curso de nuestra investigación y han resultado
finalmente súper-eficientes/efectivas.’
‘Hasta ahora pensábamos que la seda de las telarañas era el material biológico mas fuerte del mundo
debido a su alta resistencia y a su potencial para un rango de múltiples aplicaciones, las cuales van
desde chalecos a prueba de balas hasta la electrónica computacional, sin embargo, ahora hemos
descubierto que los dientes de las lapas muestran una resistencia que es potencialmente mucho mas
elevada’.
En su investigación el Profesor Barber y su equipo encontraron que los dientes contenían un material
extremadamente duro conocido como goethita, el cual se forma en la lapa cuando esta se desarrolla.
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El Dr. Barber explicó que ‘las lapas necesitan dientes con una alta resistencia para poder raspar las
superficies de la rocas y arrecifes para extraer algas para alimentarse cuando hay mareas altas.
Descubrimos que las fibras de goethita son exactamente del tamaño necesario para constituir una
estructura compuesta resilente’.
’Este descubrimiento nos da la oportunidad de reproducir y utilizar estas estructuras fibrosas
encontradas en los dientes de las lapas en aplicaciones de ingeniería de alto-rendimiento como en
los carros de carreras formula uno, los cascos de los barcos o estructuras de aeronaves.
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‘Los ingenieros siempre están interesados en hacer estas estructuras más fuertes y resistentes para
mejorar su comportamiento o más ligeras para utilizar menos material’.
La investigación también ha descubierto que los dientes de las lapas tienen la misma resistencia sin
importar cual es su tamaño.
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‘Generalmente una estructura grande tiene muchas fallas y se pude romper mas fácilmente
comparada con las estructuras pequeñas, las cuales observan exactamente lo contrario, es decir,
menos fallas y son más fuertes. El problema es que la mayoría de las estructuras útiles para nosotros
tienen que ser bastante grandes, así que son más débiles de lo que nos gustaría. Los dientes de las
lapas rompen esta regla puesto que su resistencia es la misma no importando el tamaño.’
Un problema con el que se enfrentó el Profesor Barber en su investigación fue que el material que
analizó es casi 100 veces más delgado que el diámetro de un pelo humano, así que tuvo que
ingeniárselas para desarrollar nuevas técnicas para romper tal muestra.
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El Profesor comentó al respecto: ‘Los métodos de prueba son importantes ya que requerimos
romper los dientes de lapa. Un diente completo es ligeramente menor a un milímetro, pero además
es curvo; en este caso la resistencia depende tanto de la forma del diente como de la constitución del
material. Puesto que nos interesa entender solamente la resistencia del material, tenemos que
extraer (cortar) pequeños volúmenes de la estructura curva para tener una muestra más uniforme en
la que se puedan hacer en forma confiable las pruebas correspondientes’.
El investigar y descubrir diseños eficientes y efectivos en la naturaleza y luego desarrollar estructuras
con base en estos diseños se conoce como ‘bioinspiración’.
El Profesor Barber agregó para concluir: ‘La biología es una gran fuente de inspiración cuando se
diseñan nuevas estructuras, sin embargo, hay demasiadas de ellas a considerar, así que toma tiempo
descubrir cuales podrían ser de mayor utilidad: hay que tener paciencia y constancia para
identificarlas’.
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La investigación se publico en ‘Royal Society journal Interface’.
Fuente:
http://www.port.ac.uk/uopnews/2015/02/18/scientists-find-strongest-natural-material/
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Agradezco las contribuciones y opiniones enviadas.
No. de ingenieros en la lista de distribución: 1011
No. de envío: 227
Bienvenidos comentarios sobre los envíos.
Deseando tengan un excelente fin de semana, les envío un fuerte abrazo
Arnoldo
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Solo para ingenieros (225): Revisitando el desarrollo de los ‘DRONES’: ¿qué pasa cuando se vuelven inteligentes?...
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El 21/02/15 a las 11:31, Yasuhiro Matsumoto Kuwahara escribió:
Gracias Arnoldo,
Como siempre interesantes notas y excelentes fotos de Drones.
En México, estoy seguro que varias instituciones académicas desarrollan este tipo de prototipos, aquí un ejemplo.
http://www.milenio.com/tendencias/Crean-robots-franco-mexicanos-Cinvestav_0_134386897.html
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Dr. Arnoldo Bautista Corral
Saludos
Yasuhiro Matsumoto
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El 22/02/15 a las 19:00, Arreguín Cortes Felipe Ignacio escribió:
Gracias
Saludos
Felipe Arreguín
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El 22/02/15 a las 19:46, juan Pablo Tapie Gómez escribió:
Recibido.
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El 23/02/15 a las 08:03, Reginald VAchon escribió:
Gracias
Reginald Vachon
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Ligas:
Liga al Portal de la Academia Panamericana de Ingeniería - Ciencia y > Tecnología - 'Sólo para ingenieros':
http://www.academiapanamericanaingenieria.org/Solo_Ingenieros/index.html
Liga a blog Ex–Sheffield - 'Sólo para ingenieros': (http://ex-sheffield.org/soloparaingenierosnet/)
Liga a: 'Ingeniería para todos' ('Científicos ‘doblan’ ondas elásticas con nuevos metamateriales’, se publicó en la Unión de
Morelos el lunes 23-02-15, páginas 32 y 33): http://www.launion.com.mx/servicios/hemeroteca-virtual/13434-23febrero-2015.html#/32/
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