¿Es el vidrio de aluminosilicato el "vidrio más resistente jamás creado"?

Opinión del editor: Los científicos han ideado una nueva forma de fabricar vidrio superresistente. El proceso mezcla vidrio de óxido normal con aluminosilicato a temperaturas y presiones extremadamente altas. El material resultante tiene algunas publicaciones que lo llaman "el vidrio más fuerte jamás creado", pero ¿lo es?

Los científicos de materiales de la Universidad de Bayreuth en Alemania han desarrollado un vidrio que es más del doble de resistente que Gorilla Glass. Gorilla Glass Victus de Corning es su material más resistente, con una resistencia a la fractura de 0,76 megapascales (MPa). El vidrio producido en el estudio de Bayreuth, publicado este mes en la revista Nature Materials, tiene una resistencia de 1,99 MPa. Los investigadores afirman que supera "cualquier otro vidrio de óxido a granel reportado", lo que llevó a Extreme Tech a publicar el titular sensacionalista: "Los científicos utilizan calor y presión extremos para crear el vidrio más fuerte jamás creado". ¿Pero es el vidrio más resistente jamás creado?

El titular me hizo pensar en un momento de 2016 en el que la gente se volvió loca porque Star Trek predecía el descubrimiento del aluminio transparente. Quizás recuerdes la escena de Star Trek 4: The Voyage Home, donde Scotty y Bones convencen a un ingeniero de polímeros para que les proporcione materiales para construir un tanque que albergue a una ballena a cambio de la fórmula del aluminio transparente (abajo).

Fue una historia sensacionalista en ese momento, rápidamente desacreditada por personas que señalaron que las patentes de desarrollo del oxinitruro de aluminio (AlON) se remontan a 1978, ocho años antes de que se estrenara la película. Algunas de las primeras muestras comerciales se crearon en 1984, dos años antes del estreno de la película. Por supuesto, siguieron años de progreso en la investigación, y un gran avance en el proceso de fabricación descubierto en 2016 por la Universidad de Oxford llevó a la idea errónea ampliamente difundida.

El material de la Universidad de Bayreuth se diferencia sutilmente del AlON, pero no es más resistente. AlON se fabrica fusionando átomos de aluminio, oxígeno y nitrógeno en una cerámica transparente. El vidrio de aluminosilicato mezcla vidrio de óxido estándar con silicio, aluminio, boro y oxígeno (aluminosilicato). Químicamente, la principal diferencia es la sustitución del nitrógeno por boro.

El proceso de fabricación de AlON implica mezclar polvo de alúmina con negro de humo y calentarlo a entre 1.650 y 1.850 grados Celsius en una atmósfera rica en nitrógeno. Los investigadores de Bayreuth combinaron óxido de vidrio con aluminosilicato y lo calentaron a 1.000 °C bajo una presión de entre 10 y 15 gigapascales (GPa). Ambos procesos crean una estructura paracristalina que es muy dura (abajo).

Vidrio amorfo ordinario (izquierda) versus vidrio paracristalino (derecha). Las regiones más claras están más ordenadas añadiendo fuerza. Crédito de la imagen: Universidad de Bayreuth.

El proceso Bayreuth da como resultado un vidrio con una resistencia a la fractura de 1,99 MPa +/- 0,06 MPa, sólo ligeramente superior o inferior a la del AlON (2,0 MPa). Entonces, para todos los efectos, este nuevo vidrio tiene la misma resistencia que las formas actuales de AlON. Desafortunadamente, ni siquiera empata en el primer lugar en cuanto a fuerza.

A principios de este año, científicos chinos sintetizaron un vidrio lo suficientemente duro como para rayar diamantes. El material amorfo, denominado provisionalmente AM-III, obtuvo una calificación de 113 GPa en la prueba de dureza Vickers. Como referencia, muchos diamantes naturales tienen una resistencia de entre 70 y 100 GPa. Sin embargo, las piedras más duras pueden inclinar la balanza hasta 150 GPa. Este vidrio se fabrica calentando y comprimiendo muy lentamente el fullereno a 25 GPa de presión y 1200 °C durante 12 horas.

Todas estas sustancias difieren en distintos grados, pero todas están etiquetadas como "vidrio". No creo que Extreme Tech haya sido falso en su titular. Creo que simplemente quedó atrapado en la exageración, como hemos visto en avances anteriores en este campo. La afirmación del estudio de que el vidrio de aluminosilicato es más resistente que cualquier otro vidrio de óxido a granel es válida, pero sólo con la calificación "óxido a granel". Tanto el AlON como el vidrio de fullereno pueden hacer con razón la misma afirmación, siendo este último el más fuerte en la actualidad.

Crédito de la imagen: Stilvetro Acqui.