Al menos en México, cuando escuchamos el término "concha nácar" puede que nos recuerde a una infinidad de productos para aclarar el tono de la piel. Incluso existen remedios caseros con base en este producto para quitar manchas causadas por acné o quemaduras. Para sorpresa de muchos, su uso no se reduce a cuestiones de salud y belleza; también puede funcionar en la construcción. Recientemente se ha descubierto que la concha nácar es el punto clave para crear un cemento mucho más resistente que el tradicional.
A primera vista, las conchas lucen de manera espléndida al encontrarlas cuando damos un paseo en la playa. Aunque superficialmente son bonitas, su mayor atractivo radica en características que las constituyen. Según explican Shashank Gupta y Reza Moini, investigadores de la Universidad de Princeton, "el nácar natural consiste en tabletas de aragonito poligonales dispuestas en láminas anchas y formadas que producen un patrón de ladrillo".
Vale la pena mencionar que el aragonito es una de las estructuras cristalinas del carbonato de calcio (CaCO3) y se halla en las conchas de casi todos los moluscos y en los esqueletos de los corales. Su forma hexagonal fortalece el nácar, mientras que el biopolímero asociado proporciona flexibilidad y ayuda a prevenir grietas.
El proceso implica el deslizamiento de las tabletas de aragonito bajo tensión, junto con otros mecanismos, permite que el nácar disipe la energía. Al combinar esto con la desviación de las grietas y la deformación del biopolímero, el nácar se transforma en un material con la capacidad de soportar grandes tensiones mecánicas al tiempo en que mantiene su integridad.
Inspirados en esto, Moini y Gupta crearon un compuesto al utilizar materiales de construcción comunes. Su base fue la pasta de cemento Portland y el polivinilsiloxano, un material usado en odontología para fabricar moldes de prótesis dentales. En esencia, alternaron capas de cemento con finas capas del polímero y así crear tres tipos de vigas con estructuras distintas.
La composición de una de las vigas fue hecha por pastillas hexagonales separadas y conectadas por una capa de polímero. Una forma de imitar cómo el aragonito se deposita sobre el biopolímero en el nácar. Los resultados demostraron que en comparación con una estructura sólida de pasta de cemento, la nuev demostró ser 19 veces más moldeable y 17 veces más resistente a las grietas sin perder su fortaleza.
Como muchos de estos nuevos avances, los investigadores de Princeton concluyeron que, a pesar del gran potencial del descubrimiento, se necesitan realizar más estudios. Así mismo, un factor importante es el hecho que estos resultados fueron obtenidos gracias que se dieron "en condiciones de laboratorio".
“Solo estamos arañando la superficie; habrá numerosas posibilidades de diseño para explorar y diseñar las propiedades constitutivas de los materiales duros y blandos, las interfaces y los aspectos geométricos que influyen en los efectos fundamentales del tamaño en los materiales de construcción”.
Reza Moini, investigador del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental para la Oficina de Comunicaciones de Princeton.
Si bien los diseños fueron realizados de manera intencional con defectos en los componentes frágiles, el objetivo de esto fue hacerlos más fuertes. Los planes a futuro buscan determinar la tenacidad a las fracturas donde aplicarán los experimentos en otros materiales como la cerámica.
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