Ya tenemos un material 10.000 veces más rígido que la silicona y 5 veces más aislante: lo han logrado investigadores de EEUU a base de perovskita híbrida

Un equipo de investigadores de Estados Unidos, ha creado un nuevo material que combina dos propiedades normalmente incompatibles: una rigidez extrema y un aislamiento térmico que se acerca al límite teórico de cualquier material denso.

El estudio fue publicado en la revista Science Advances y fue liderado por Dali Sun y Jun Liu, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte. Los autores emplearon una perovskita híbrida orgánica-inorgánica bidimensional, un tipo de semiconductor de capas finas, para lograr esta combinación inédita de propiedades.

Cómo funciona la perovskita híbrida que combina rigidez y aislamiento

Los materiales rígidos suelen ser buenos conductores del calor, mientras que los buenos aislantes térmicos tienden a ser blandos, como las espumas o los aerogeles. «Hemos creado un material muy rígido y extremadamente bueno aislando del calor. Mejor que cualquier material que se encuentre en la naturaleza», explica Sun, profesor de física en NC State.

«Los materiales rígidos que también son buenos aislantes térmicos tendrían una utilidad enorme en aplicaciones que van desde utensilios de cocina hasta dispositivos electrónicos y viajes espaciales», señala Sun.

Liu recuerda que el equipo ya había demostrado en 2024 un comportamiento inusual en la combinación de rigidez y conductividad térmica en una clase concreta de materiales, lo que sentó las bases de este nuevo trabajo.

Los investigadores trabajaron con perovskitas híbridas formadas por capas orgánicas e inorgánicas alternas con una estructura cristalina muy ordenada.

Al sustituir parte de las cadenas de carbono de las capas orgánicas por una combinación de anillos de benceno, lograron controlar la rigidez y la conductividad térmica del material resultante, una fina lámina de yoduro de plomo con azobenceno y etilamonio.

«Para este trabajo recurrimos a una ingeniería molecular más avanzada para crear deliberadamente una combinación extrema de esas propiedades», señala Liu, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State.

Más rígido y mejor aislante que la silicona

El material desarrollado presenta una conductividad térmica de aproximadamente 0,04 vatios por metro y kelvin a temperatura ambiente, una de las más bajas registradas en un material denso. Como referencia, la silicona, empleada por ejemplo en manoplas de horno, tiene una conductividad térmica de 0,2 vatios por metro y kelvin.

«Si queremos comparar este material con la silicona, el que hemos fabricado es entre 700 y 10.000 veces más rígido y cinco veces mejor aislando del calor», resume Liu. El módulo elástico del material alcanza los 7,7 gigapascales, por encima del de la mayoría de plásticos, espumas y aerogeles.

¿Se podrá escalar su fabricación?

Según Liu, el proceso de fabricación se puede escalar sin grandes complicaciones: el material puede imprimirse como una fina película a gran escala y aplicarse, por ejemplo, como recubrimiento.

«Este trabajo demuestra el potencial de la ingeniería molecular para ajustar estos materiales de capas híbridas en aplicaciones que requieren combinaciones novedosas de rigidez y aislamiento térmico», añade.

Este tipo de materiales resulta clave, además, para recuperar el calor residual que desprenden fábricas y procesos industriales, una aplicación con tanto potencial como el propio aislamiento térmico y que depende igual de una conductividad tan baja.

Ese papel solía recaer en espumas y aerogeles, que aíslan igual de bien pero se deforman con facilidad; la nueva perovskita logra la misma capacidad aislante sin renunciar a la rigidez, lo que abre la puerta a usarla en piezas que hasta ahora no podían combinar ambas propiedades a la vez.