Las fibras de los gusanos de seda sirven para crear un ‘supermaterial’ tan duro como el hueso, la madera o el kevlar

Para la ciencia de materiales, encontrar el equilibrio perfecto entre dureza y sostenibilidad supone hoy un gran desafío. En esta ardua búsqueda, ingenieros de todo el mundo persiguen fórmulas para sustituir elementos altamente contaminantes por compuestos orgánicos capaces de formar un supermaterial extremadamente resistente a las grandes presiones.

Desde luego, este afán de innovación lleva a los especialistas a observar los procesos orgánicos de la propia naturaleza en busca de inspiración. Esto se debe a que las respuestas biológicas se esconden en diminutos organismos que fabrican estructuras asombrosas de manera innata, un factor que abre la puerta a nuevas tecnologías masivas.

Seda tratada, el supermaterial ecológico que iguala al kevlar

Investigadores de la Universidad de Tufts, la Universidad de Michigan y el Imperial College de Londres lograron transformar las fibras de los gusanos de seda en un elemento sólido. El equipo publicó sus resultados en la revista científica Nature Sustainability.

Qichen Zhou, David L. Kaplan y el resto de los autores explican en el documento los detalles de este avance. En lugar de emplear químicos agresivos, los expertos aplican altas temperaturas y presión controlada para fusionar los hilos naturales sin recurrir a disolventes tóxicos.

Este proceso termomecánico une las fibras de forma física, lo que conserva su estructura jerárquica original casi intacta. La unión de los filamentos da lugar a un supermaterial muy compacto con una resistencia a la tracción equiparable a la de la madera, el hueso o el kevlar.

Las condiciones óptimas de prensado oscilan entre los 125 y los 215 grados Celsius. Además, las presiones ejercidas alcanzan las 9.800 atmósferas.

Gracias a este complejo sistema, los científicos obtienen un bloque sumamente resistente capaz de competir directamente frente a los plásticos reforzados con fibra de carbono.

¿En qué ámbitos podría aprovecharse este supermaterial proveniente de gusanos?

El uso de este supermaterial translúcido resulta muy atractivo para múltiples sectores de la industria manufacturera. En el ámbito aeroespacial y automovilístico, su enorme capacidad para distribuir la tensión mecánica lo convierte en un sustituto firme para piezas que tradicionalmente requieren plásticos de polímeros sintéticos.

Como si eso fuese poco, a nivel sanitario, las características de esta seda prensada ofrecen ventajas funcionales sobresalientes.

El cuerpo humano tolera perfectamente este compuesto orgánico y lo reabsorbe lentamente de manera natural. Esta cualidad resulta idónea para crear implantes médicos temporales o diminutos tornillos ortopédicos seguros.

Una vez que estos implantes cumplen su función reparadora en los huesos o tejidos, desaparecen sin dejar rastro y evitan una segunda intervención quirúrgica para su extracción. A su vez, la transparencia óptica de las piezas finales facilita su integración en sofisticados dispositivos de refracción.

El reto latente de este hallazgo: moldear las proteínas animales es muy complicado

Hasta fechas recientes, dar formas sólidas a la seda más allá de los clásicos hilos suponía un obstáculo técnico de primer nivel. Los métodos anteriores disolvían la matriz original para reconstruirla posteriormente, una acción química que reducía de forma drástica las propiedades físicas del producto.

El éxito de este nuevo modelo reside en mantener inalterada la organización molecular de la fibroína, la proteína primordial de la seda. Previo al tratamiento térmico en los hornos, los operarios eliminan cuidadosamente la sericina, una capa pegajosa externa que recubre cada hilo de manera individual.

Esta limpieza superficial facilita que los enlaces entre las proteínas se consoliden de manera muy estrecha bajo la prensa hidráulica.

En esta misma línea, la microestructura lograda imita fielmente la arquitectura de los compuestos biológicos más tenaces del planeta, lo que garantiza una durabilidad mecánica completamente excepcional frente a impactos.

El medioambiente, feliz: hacia un futuro con bioplásticos altamente sostenibles

Al prescindir de pasos dañinos durante su manufactura, el artículo sobresale como una alternativa biodegradable clara frente a los productos derivados del petróleo. Los desechos de estos bloques se descomponen velozmente en el medio ambiente sin generar microplásticos nocivos para la fauna o la flora terrestre.

En este sentido, la industria tecnológica presta gran atención a estas innovaciones para reducir su huella ecológica. Diversos fabricantes estudian reemplazar las carcasas plásticas de los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles por componentes basados en estas fibras naturales, para así aportar mayor sostenibilidad a los equipos cotidianos.

Para concluir, y de cara al futuro inmediato, el equipo investigador proyecta escalar la maquinaria industrial para moldear directamente formas tridimensionales complejas.

La implantación masiva de esta técnica rebajará los costes de producción de forma drástica, un paso que iniciará una auténtica revolución verde valuada en 15.000 millones de euros para 2030.