Los materiales ultraligeros son sólidos con una densidad inferior a 10 mg/cm 3 , entre los que se incluyen aerogeles de sílice , aerogeles de nanotubos de carbono , aerografito , espumas metálicas , espumas poliméricas y microredes metálicas . La densidad del aire es de aproximadamente 1,275 mg/cm 3 , lo que significa que el aire en los poros contribuye significativamente a la densidad de estos materiales en condiciones atmosféricas. Se pueden clasificar por método de producción como aerogeles, espumas estocásticas y materiales celulares estructurados.
Los materiales ultraligeros son sólidos con una densidad de menos de 10 mg/cm3 . El material ultraligero se define por su disposición celular y su rigidez y resistencia que conforman su componente sólido. Incluyen aerogeles de sílice , aerogeles de nanotubos de carbono, aerografito , espumas metálicas , espumas poliméricas y microredes metálicas. [1] Los materiales ultraligeros se producen para tener la resistencia de las propiedades a gran escala en un tamaño micro. Además, están diseñados para no comprimirse incluso bajo presión extrema, lo que demuestra que son rígidos y fuertes. [2]
Los materiales ultraligeros también tienen propiedades elásticas. Algunos materiales ultraligeros están diseñados con más poros para permitir que la estructura tenga una mejor transferencia de calor, algo necesario para muchos materiales, como las tuberías, por ejemplo. [3] [1] En los experimentos de compresión, los materiales ultraligeros casi siempre muestran una recuperación completa de deformaciones superiores al 50 %.
Las espumas ultraligeras se producen mediante tubos huecos interconectados en 3D a niveles micrométricos y nanométricos. Estas espumas se utilizan para absorber de forma rápida y selectiva los aceites de las superficies de agua que se encuentran bajo un campo magnético . La espuma puede absorber 100 veces su propio peso. Los sándwiches con revestimiento de madera contrachapada son aislantes térmicos fabricados con tableros de fibra de baja densidad con un interior de espuma ultraligera. Los sándwiches con revestimiento de madera contrachapada proporcionan propiedades de aislamiento superiores a las de los que no tienen propiedades ultraligeras. [4]
En el futuro, se podrían fabricar partes de puentes enormes con materiales ultrarresistentes y ligeros. Además, estos puentes estarían aislados del calor y del frío. Los científicos del MIT han estado trabajando para crear un material que sea tan resistente como el acero pero que tenga la densidad de una bolsa de plástico. El mayor obstáculo para fabricar este material es la falta de capacidad de fabricación industrial para producirlos. [5]
Los materiales ultraligeros están constantemente sujetos a compresión y daños físicos accidentales o abuso durante las aplicaciones prácticas. Los avances recientes en la estructura magnética ultraligera han permitido que las estructuras hechas de material liviano se autorreparen cuando esta se ve comprometida. Los materiales ultraligeros son capaces de repararse debido a la coordinación inducida por el pH entre el hierro y los compuestos catecólicos . [6]
El primer material ultraligero, el aerogel, fue creado por primera vez por Samuel Stephens Kistler en 1931.
Las espumas de grafeno y las espumas de grafito son ejemplos de espumas estocásticas.
Los materiales celulares estructurados pueden ser notablemente fuertes a pesar de tener una densidad muy baja.
Los materiales compuestos celulares ensamblados de forma reversible permiten adaptar las propiedades de los materiales compuestos al régimen ideal de escala de rigidez específica lineal. Mediante microestereolitografía de proyección, también se han fabricado microredes de octetos a partir de polímeros, metales y cerámicas.
El diseño de las celosías de alto rendimiento hace que los puntales individuales que componen los materiales no se doblen. Por lo tanto, los materiales son excepcionalmente rígidos y resistentes para su peso.