Lo que no nos mata nos hace más fuertes según el filósofo Friedrich Nietzsche. ¿Quién hubiera pensado que una noción similar podría aplicarse a los materiales?

"La razón por la que el concreto es tan fuerte es porque es tan débil, "dice el profesor Alex Hansen, jefe de PoreLab, un Centro de Excelencia para la investigación destacada en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) y la Universidad de Oslo (UiO).

Los investigadores de PoreLab trabajan principalmente con materiales porosos como el hormigón, y en su mundo, este tipo de cosas pueden suceder. Entre otras cosas, los investigadores consideran lo que sucede en materiales sometidos a estrés, y algunos de sus hallazgos son un poco inesperados.

Por qué, por ejemplo, ¿Funciona el concreto de esta manera? El hormigón parece compacto, pero en realidad está lleno de pequeños agujeros. Estos agujeros hacen que el material sea más fuerte. El profesor Hansen comienza con lo básico:

"Cuando se rompe el parabrisas de su automóvil, puede detener la propagación de la grieta perforando un agujero en ella, ", dice. Una grieta sin tratar tiene una alta concentración de fuerza en la punta de la grieta. Si perfora un agujero en este punto, en cambio, la fuerza se extiende alrededor del orificio y disminuye la presión sobre el vidrio.

Algo similar ocurre en el hormigón poroso. Si hay una grieta en el concreto la fuerza se distribuye por todo el material debido a todos los agujeros. La gente conoce estos mecanismos de fuerza al menos desde la Edad Media. Los constructores de la fortaleza Kristiansten en Trondheim en el siglo XVII pusieron los restos de animales muertos en el material. Mientras los animales se pudrían y emitían gases, hicieron el material poroso y por lo tanto más fuerte.

Pero esto no explica por qué los materiales pueden volverse aún más fuertes bajo tensión. La idea va en contra de la intuición:¿no debería el material debilitarse en su lugar? ¿Qué pasa?

El candidato a doctorado Jonas Tøgersen Kjellstadli del Departamento de Física de NTNU puede explicar el proceso. Ha colaborado con Hansen, investigador Srutarshi Pradhan y Ph.D. el candidato Eivind Bering —también del mismo departamento— en el estudio del fenómeno. "Las partes fuertes del material rodean las partes débiles y las protegen, "dice Kjellstadli.

Un material como el hormigón no es igualmente fuerte en todas partes, aunque pueda parecerlo. Un material aparentemente uniforme tiene zonas débiles y fuertes. Estas zonas están distribuidas aleatoriamente por todo él.

En los modelos de computadora utilizados por Kjellstadli, las zonas fuertes están esparcidas por el material. Protegen las zonas débiles cuando las fibras están sometidas a factores estresantes. Esto sucede en un grado tan fuerte que el material se estabiliza y se vuelve menos vulnerable a tales tensiones.

Este efecto solo se aplica cuando las zonas fuertes y débiles están distribuidas de manera desigual por todo el material. Y solo se aplica hasta cierto umbral. El material se estresa constantemente hasta un umbral máximo u otro, donde la fuerza de una tensión ya no puede absorberse. Tarde o temprano, entonces el material fallará catastrófica y repentinamente.

Los investigadores visualizan posibles aplicaciones, así como. ¿Y si pudiera utilizar este conocimiento básico para predecir cuándo fallará un material? ¿Cuándo el estrés finalmente llega a ser demasiado? "Usamos los mismos modelos de computadora que cuando observamos que los materiales se fortalecen por la carga de tensión, "dice Hansen.

A ese, añaden experimentos prácticos, Continuar hasta que la carga de tensión sea demasiado grande para el material.

Hansen ha estado interesado en este tema desde 2000, cuando se enteró de las minas en Sudáfrica que colapsarían repentinamente. La comprensión de estos mismos principios podría utilizarse algún día como una ayuda durante la construcción del túnel, o para predecir terremotos. Estas ideas todavía son especulativas, y sus aplicaciones se encuentran en un futuro algo lejano. Pero las ambiciones de los investigadores son altas.

"Estamos trabajando para crear un modelo general para cuando se produzca una falla catastrófica, dice Hansen.

Si este objetivo es posible, todavía no lo saben, pero este es exactamente el tipo de investigación de alto riesgo que se le ha encomendado realizar a PoreLab. Las ganancias potenciales son enormes si tienen éxito.

"En nuestros modelos de computadora, estamos observando que la energía elástica del material alcanza un pico justo antes de fallar, ", dice Pradhan, investigador de PoreLab. Ha estado trabajando específicamente en predecir cuándo se agrietará un material desde que comenzó a estudiar con el profesor Bikas K. Chakrabarti en el Instituto Saha de Física Nuclear en Calcuta, India en 2000. "Creemos que esto tiene el potencial de expandirse a situaciones reales, "Dice Pradhan.

Quizás su objetivo no sea imposible después de todo.