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El nuevo tejido antibalas es ligero y resistente.
(Laboratorio de Jin Zhang - Universidad de Pekín).
Un material tres veces más resistente que el Kevlar gracias a nanotubos de carbono estratégicamente alineados puede traer nuevos chalecos, vehículos y aeronaves antibalas
Investigadores de la Universidad de Pekín han creado un nuevo material que podría ser el próximo tejido más resistente jamás fabricado. El material combina fibras de aramida —el polímero que hizo famoso al Kevlar— con nanotubos de carbono orientados a escala molecular que hacen que una capa más fina que una tarjeta de crédito sea capaz de detener una bala que viaja a 300 metros por segundo.
Jin Zhang, investigador de la Universidad de Pekín, y su equipo llevan seis años intentando desarrollar un nuevo material que supere las prestaciones de otros como el Kevlar o el Dyneema, un polietileno de alta resistencia considerado el tejido más fuerte del mundo. Un material así puede transformar el blindaje militar en los próximos años, al lograr prendas y vehículos antibalas mucho más ligeros que permitirían mayor movilidad con la misma protección.
"La resistencia dinámica y la tenacidad ultraaltas son cruciales para materiales fibrosos en aplicaciones de protección contra impactos", explica Zhang. "Esto incluye armaduras antibalas, vehículos y aeronaves". Los investigadores han publicado sus hallazgos en la revista Matter.
Telas que paran balas
Un buen chaleco antibalas es capaz de dispersar la energía del impacto de un proyectil a través de una red de fibras conectadas que evitan que éste perfore el material. Si el tejido funciona correctamente, el portador del chaleco recibe un fuerte impacto que no es letal, pero le va a dejar dolorido durante un tiempo.
Los materiales que se han utilizado para este tipo de chalecos han ido variando con los años. Se ha evolucionado mucho, desde las primeras versiones en las que se introducía una pesada placa de metal en el chaleco hasta materiales que hacen tejidos más duros y ligeros como el kevlar hilado, cinco veces más fuerte que el acero. Otro de estos materiales mágicos es el dragon skin, que tiene una serie de escamas superpuestas de cerámica de alta resistencia envueltas en un tejido de fibra de vidrio que es capaz de aguantar los disparos de un AK-47.
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Aun así, en conflictos donde cada gramo cuenta y la fatiga puede ser mortal, un chaleco que pese la mitad, pero proteja igual o más, representa una ventaja táctica considerable.
Cómo funciona
En el Kevlar, esas fibras están hechas de aramidas, cadenas poliméricas conocidas por su resistencia extrema. El problema es que cuando se someten a un estrés extremo las cadenas tienden a deslizarse unas sobre otras, limitando la protección que ofrecen y socavando las ventajas de sus altas propiedades mecánicas.
El equipo de Zhang desarrolló una estrategia que regula la orientación de nanotubos de carbono dentro de las fibras para inhibir ese deslizamiento. Primero, modificaron molecularmente los nanotubos y las cadenas de aramida para hacerlos compatibles. Después, diseñaron un proceso de estirado en múltiples etapas que alinea tanto los nanotubos como las cadenas de aramida, optimizando las estructuras jerárquicas de las fibras.
Esta mejora hace que las moléculas del tejido trabajen mejor juntas y repartan la fuerza del impacto de forma más eficiente. En lugar de deslizarse unas sobre otras, como ocurre con el Kevlar, las cadenas de aramida se rompen de forma controlada, absorbiendo toda la energía de la bala, aseguran. El resultado son fibras con una resistencia extraordinaria que permiten que una sola capa de 0,6 milímetros puede frenar la velocidad de una bala que viaja entre los 300 metros por segundo hasta los 220 m/s.
"Según los cálculos de absorción de energía, aproximadamente tres capas de tejido son suficientes para detener la bala", señala Zhang, lo que suma un grosor total de 1,8 mm. El Kevlar necesita al menos 4 mm para detener ese mismo proyectil.
Del laboratorio al campo de batalla
Zhang espera encontrar un nombre más comercial que el actual (Compuesto fabricado de nanotubos de carbono y aramida heterocíclica), un primer paso hacia su adopción práctica. Si lo logran, podríamos estar ante el nacimiento de una nueva generación de armaduras moleculares que convierten la rigidez del Kevlar en algo del pasado.
Julie Cairney, experta en materiales de la Universidad de Sídney, que no participó en la investigación, califica la combinación de fibras de aramida y nanotubos orientados como una gran innovación. "Este enfoque podría potencialmente usarse para producir otros nuevos composites", afirma para New Scientist.
Además, destaca que la estrategia de fabricación es compatible con los procesos industriales existentes, lo que la hace prometedora para la producción escalable y la adopción en el mundo real. "Para protección personal y militar, estos materiales podrían usarse en chalecos antibalas y armaduras más ligeros y efectivos, mejorando la seguridad sin sacrificar movilidad", señala Cairney.
