En un nuevo artículo publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ), investigadores en el laboratorio de Julia R. Greer, profesor de Ciencia de Materiales, Ingeniería Mecánica e Ingeniería Médica, han diseñado un nuevo tipo de nanoestructura jerárquica que es más fuerte que las estructuras de celosía anteriores y se recupera con menos daño después de la compresión. Estructuras de ingeniería jerárquica, como la Torre Eiffel, están diseñados como fractales, patrones repetidos que son iguales, o auto-similar, en todos los niveles de aumento.
"Es básicamente una celosía de vigas hecha de una celosía de vigas, con la dimensión más pequeña de aproximadamente 10, 000 del diámetro de tu cabello, "dice Lucas Meza, un estudiante de posgrado de cuarto año en el laboratorio de Greer y el primer autor del artículo. "Eso se llama celosía de segundo orden. Cuantas más celosías de vigas estén hechas de celosías de vigas, cuanto mayor sea el orden de la jerarquía ".
Meza y sus colegas experimentaron con varias versiones de esta arquitectura, con los resultados de estos ensayos mostrados en estos videos. La nanorejilla hecha de vigas cerámicas huecas mostró la mayor "recuperabilidad, "o recuperarse, incluso después de haber sufrido una gran deformación. Esto sucede a través de un proceso conocido como pandeo de la cáscara, en el que la cerámica puede arrugarse como un trozo de papel bajo tensión y luego recuperarse cuando se elimina la tensión.
En escalas mayores que nanómetros, la cerámica falla a menudo por grietas y defectos (una taza de café caída demostrará este efecto). Pero con espesores de alrededor de 20 nanómetros, el espesor de la cubierta de una viga hueca, la cerámica se acerca a su resistencia material teórica porque la probabilidad de encontrar un defecto o una grieta en algo tan delgado se reduce significativamente. Esto representa la cantidad "verdadera" de fuerza que un material puede soportar si no tiene defectos. Aunque la celosía en el video es 99 por ciento de aire, su resistencia es comparable a la de las estructuras de espuma que son más densas en dos órdenes de magnitud.
