Se dobla y, con el paso del tiempo, vuelve a su estado original. Ese material ya es una realidad. Los metales se rompen por "fatiga" cuando se doblan repetidamente, pero el material de grafito descubierto por Mitsubishi Electric y la Universidad de Kioto recupera su resistencia por sí solo tras deformarse. Una dureza que había caído al 41% se recuperó hasta el 97% en apenas siete días. Se abre así la posibilidad de alargar notablemente la vida útil de los sensores MEMS, el corazón de teléfonos inteligentes y vehículos autónomos.

Un descubrimiento mundial: grafito que se "autorrepara"

El 27 de enero de 2026, un equipo de investigación conjunto de Mitsubishi Electric y la Escuela de Posgrado en Ingeniería de la Universidad de Kioto anunció un hallazgo revolucionario en la ciencia de materiales. Demostraron, por primera vez en el mundo, que un material de carbono especial llamado grafito pirolítico altamente orientado (HOPG, por sus siglas en inglés) posee una "propiedad de autorrecuperación": tras ablandarse por cargas repetidas, recupera con el tiempo su dureza original.

Este resultado fue aceptado por la revista académica internacional "Diamond and Related Materials", especializada en el diamante y materiales relacionados, lo que refleja su alto reconocimiento científico.

¿Qué es el HOPG? Una estructura de capas de grafeno apiladas

HOPG son las siglas de "grafito pirolítico altamente orientado", un grafito sintético de alta pureza en el que la orientación de los microcristales de grafito está muy alineada. Su estructura se compone de muchas capas apiladas de "grafeno", láminas ultrafinas de átomos de carbono dispuestos en un patrón de panal.

Lo importante es la fuerza que une esas capas de grafeno. No son los fuertes enlaces atómicos de los metales, sino unas fuerzas intermoleculares muy débiles llamadas "fuerzas de van der Waals (fuerzas vdW)". Gracias a esta estructura tan particular, cuando el HOPG se dobla las capas se deslizan entre sí (deslizamiento entre capas), de modo que absorbe grandes deformaciones con flexibilidad sin agrietarse como haría un metal.

Una capacidad de recuperación asombrosa: del 41% al 97%

El equipo sometió muestras muy pequeñas de HOPG a ensayos de flexión repetida dentro de un microscopio electrónico. Emplearon dos métodos: un "ensayo pulsante", que deforma la muestra en una sola dirección, y un "ensayo alternante", que la deforma en ambas direcciones.

Los resultados del ensayo alternante fueron especialmente sorprendentes. Tras 1.000 ciclos de carga, la resistencia a la deformación de la muestra (un indicador de la dureza) cayó al 41% de su valor inicial, es decir, se ablandó hasta menos de la mitad de su dureza original. Sin embargo, al dejarla reposar durante 7 días, la resistencia a la deformación se recuperó hasta el 97%, restaurando casi por completo su dureza original.

El ensayo pulsante mostró una tendencia similar. La resistencia a la deformación, que había caído al 66% tras 10.000 ciclos de carga, se recuperó hasta el 91% tras 38 días de reposo. Aún más interesante: cuando se dejó reposar solo 30 minutos entre el ciclo número 13.000 y el 13.001, se observó una recuperación del 70% al 82%. Se comprobó así que incluso reposos breves producen cierta recuperación.

¿Por qué ocurre la "autorrecuperación"?

El mecanismo de esta notable propiedad reside en la estructura en capas del HOPG.

Las interacciones de van der Waals que unen las capas de grafeno tienen la particularidad de volver a formarse con el tiempo, aunque el deslizamiento entre capas las haya roto una vez. Es como un adhesivo que, tras separarse, se vuelve a pegar de forma natural. La combinación de la alta resistencia y flexibilidad propias del grafeno con esta capacidad de "reconexión" de las interacciones vdW dota al HOPG de una capacidad de autorrecuperación que los metales no poseen.

Es lo contrario de lo que ocurre con los metales, que bajo cargas repetidas sufren "fatiga metálica", desarrollan grietas y acaban por romperse.

Aplicaciones MEMS: los sensores ultrapequeños que sostienen nuestra vida

La razón principal por la que este descubrimiento atrae tanta atención es su posible aplicación a los MEMS (sistemas microelectromecánicos).

Los MEMS son dispositivos ultrapequeños, del orden de las micras, que integran elementos mecánicos, sensores, actuadores y circuitos electrónicos en un solo sustrato. A nuestro alrededor ya existen innumerables MEMS.

Ejemplos cotidianos de MEMS:

  • Acelerómetros de teléfonos inteligentes (rotación automática de pantalla, conteo de pasos)
  • Sensores de activación del airbag de los automóviles
  • Sensores de conducción autónoma y control de seguridad de los vehículos
  • Sensores de monitoreo de salud de los dispositivos ponibles
  • Sensores de movimiento de los mandos de videojuegos
  • Boquillas de las impresoras de inyección de tinta
  • Dispositivos de espejo digital de los proyectores

El mercado de los MEMS crece con rapidez y se prevé que alcance unos 18.230 millones de dólares en 2025 y 27.320 millones en 2030. Este crecimiento lo impulsan la mayor sofisticación de los teléfonos inteligentes, el avance de la conducción autónoma y la difusión de los dispositivos IoT.

El camino hacia "dispositivos que no se rompen"

La propiedad de autorrecuperación del HOPG muestra que podría emplearse como "mecanismo de absorción de vibraciones" en los MEMS.

Los dispositivos MEMS actuales se degradan poco a poco cuando se exponen durante mucho tiempo a vibraciones e impactos. Pero si se aplica un material con capacidad de autorrecuperación a los mecanismos de absorción de vibraciones, el dispositivo puede seguir funcionando mientras se recupera por sí mismo de la fatiga causada por la vibración. Es decir, se pueden lograr equipos difíciles de romper y muy fiables incluso en entornos de vibración continua.

Mitsubishi Electric se propone aplicar esta propiedad de autorrecuperación a los mecanismos de absorción de vibraciones de los MEMS para desarrollar equipos duraderos y fiables. También investiga si otros materiales apilados por fuerzas vdW (materiales unidos por fuerzas de van der Waals, además del grafito) presentan propiedades similares, y estudia su aplicación a materiales apilados vdW que generan un potencial eléctrico al deformarse. Contempla incluso unos MEMS que conviertan de forma eficiente y continua la energía de deformación en energía eléctrica, es decir, sensores con capacidad de autogeneración de energía.

Un avance nacido de la colaboración industria-academia

Este resultado surgió como parte de las actividades de colaboración organizativa entre Mitsubishi Electric y la Universidad de Kioto que se mantienen desde 2019. Mitsubishi Electric se encargó de la evaluación de las propiedades de fatiga del HOPG y del análisis de los resultados, mientras que el Laboratorio de Mecánica de Sólidos (Laboratorio Hirakata) de la Escuela de Posgrado en Ingeniería de la Universidad de Kioto realizó la investigación básica sobre las propiedades de las nanoestructuras.

Es un buen ejemplo de cómo la colaboración industria-academia de Japón ha dado fruto en forma de un descubrimiento pionero en la ciencia de materiales.

La tecnología de materiales de Japón abre el futuro

Japón es conocido tradicionalmente como un país con fortaleza en la tecnología de materiales. Este descubrimiento demuestra que Japón puede liderar el mundo tanto en la ciencia básica como en la tecnología aplicada.

El Grupo Mitsubishi Electric, con una cuota de mercado mundial en equipos de fabricación de semiconductores y componentes electrónicos, registró unas ventas consolidadas de 5,5217 billones de yenes en el ejercicio 2024, y cuenta con más de 200 empresas del grupo en todo el mundo y unos 150.000 empleados. La unión de su capacidad tecnológica con el conocimiento de la Universidad de Kioto, una de las principales instituciones de investigación de Japón, hizo posible este descubrimiento revolucionario.

En Japón, este descubrimiento de un "material que se autorrepara" atrae la atención por su potencial para mejorar de forma notable la fiabilidad de dispositivos de próxima generación, como teléfonos inteligentes y vehículos autónomos. ¿Qué iniciativas se llevan a cabo en tu país en torno a la investigación de nuevos materiales o la tecnología MEMS? Nos encantaría conocer la perspectiva de tu país sobre las expectativas en materiales autorreparables y la durabilidad de los dispositivos que usamos a diario.

Referencias