El Cristal que Resiste el Calibre 0.50.

En los últimos meses hemos visto los estragos que causan ciertos calibres de armas de fuego por la violencia en país.  Un tipo es el Barrett calibre 50, usado por las fuerzas federales y se rumora que también por el crimen organizado. Extrañamente, en Estados Unidos es imposible comprar medicamentos sin receta, pero en una armería puede comprarse sin mayores restricciones todo tipo de armamento:  pistolas, metralletas fusiles de asalto, incluso el infame fusil Barrett (¿para qué quiere una persona normal un fusil anti-tanque?), es decir, una enmienda a su constitución les da la libertad y el derecho de comprar todo tipo de armas, ¡pero ni los constituyentes ni sus legisladores pensaron jamás en las medicinas!, algunos aducen que originalmente la enmienda era para mantener alejado al rey de Inglaterra, más un error cometieron los constituyentes norteamericanos al olvidar la salud.  El calibre 50 es una medida muy grande, con un casquillo largo, es de las balas más grandes que hay, según algunas fuentes sólo las municiones de artillería son más grandes.  La potencia del Barrett calibre 50 es tal, que puede penetrar blindajes ligeros:  los chalecos y cascos antibalas de Kevlar no son defensa contra el Barrett, y el rifle puede traspasar el blindaje de tanques ligeros, aunque es dudoso que pueda dañar el blindaje de un tanque de combate (“main battle tank”, en inglés) como el M1A1 Abrams; cuando el Barrett golpea humanos destroza donde golpea, no pongo imágenes porque son grotescas.  Como siempre, en la carrera armamentista para cada avance hay un contra-avance, o respuesta; siempre para algo ofensivo hay algo defensivo, y viceversa.  Los cascos y chalecos antibalas de Kevlar están empezando a ser cambiados por equipo fabricado por polietileno de peso molecular ultra-alto, el cual es un tipo de polietileno de peso molecular en millones de UMA’s (o daltons como quiere la IUPAC que digamos ahora) con fuertes interacciones intermoleculares, la cadena larga sirve para transferir carga o impacto más efectivamente a la cadena el polímero, lo que hace que se tenga un material muy resistente, con la mayor resistencia al impacto de cualquier polímero.  Para el caso del Barrett ya existe una contra, el oxinitruro de Aluminio (ALON, por sus siglas en inglés), el cual se usa como blindaje para vehículos, el ALON puede resistir el impacto del Barrett.

El infame fusil Barrett calibre 0.50.

El ALON es un tipo de cerámica transparente, el material es policristalino, lo que significa que es un agregado de varios cristales.  Un material cristalino es aquel en el que los átomos, iones o moléculas que lo constituyen están arreglados en orden, el efecto es que el material es muy resistente, a diferencia de un material amorfo, que no tiene orden y es más quebradizo; un ejemplo es la diferencia entre el vidrio y el cuarzo, ambos son lo mismo, dióxido de silicio, SiO₂ (aunque el vidrio contiene algunos otros constituyentes), la diferencia estriba en que el vidrio es amorfo y el cuarzo es cristalino, lo que hace que sea más resistente, que tenga un punto de fusión más alto y que se más difícil de romper (es decir, es menos quebradizo), por lo mismo el cuarzo puede resistir mayores temperaturas y presiones que el vidrio:  ésta propiedad es usada por químicos y físicos para calentar materiales a altas temperaturas en tubos de cuarzo dentro de hornos.  Es pues, debido a que el ALON es un material policristalino que es tan resistente.

El ALON se compone de Aluminio, Nitrógeno y Oxígeno, es una mezcla de nitruro de aluminio (AlN) y trióxido de aluminio (Al₂O₃), lo que significa que no se oxida (el Al₂O₃ es la razón por la cual no se oxidan los compuestos de aluminio), lo que significa una gran ventaja; otros compuestos en los que el Al₂O₃ está presente en cantidades mayores son el rubí, el corindón y el zafiro.

El ALON es un material transparente, lo que lo hace ideal para ser usado como parabrisas y ventanas de vehículos blindados.  Es transparente en la región visible del espectro electromagnético y en las regiones ultravioleta cercano e infrarrojo cercano, su porcentaje de transparencia es mayor al 80%.

Entre las propiedades interesantes del ALON  se cuentan un módulo de Young de 334 gigapascales (GPa).  El módulo de Young se define está asociado directamente con los cambios de longitud que experimenta un cable, un alambre, una varilla, etc, cuando está sometido a la acción de esfuerzos de tracción o de compresión; es decir, qué tanta energía soporta un material antes de romperse.  Por comparación, el polipropileno (el material del cual se fabrican las envolturas de CD’s) tiene un módulo de Young de 1.5 a 2 GPa, las aramidas (Kevlar incluido) tienen un módulo de Young de 70.5 a 112.4 GPa, el módulo del acero es 200 GPa y el diamante tiene un módulo de Young de 1,220 GPa.  Ésta propiedad y su ligereza lo hacen ideal para ser usado en blindajes.  Al fabricar el ALON para aplicaciones de defensa se le dejan intencionalmente pequeñísimas burbujas de nitrógeno, lo que hace que al impacto de un balazo de Barrett el material se quiebre y absorba toda la energía del impacto, en lugar de pasarla.  Éste efecto se puede ver en las defensas de los autos modernos, antiguamente las defensas eran de fierro, un material resistente, pero rígido, al ser golpeado no sufría daños, pero transmitía por convección la energía del impacto, la defensa salía ilesa pero el conductor se lastimaba; las defensas modernas son de plástico o de fibra, al ser golpeadas se quiebran o se doblan, de ésta manera se dañan pero absorben el impacto, y el conductor sale ileso (de ésta manera explicaba un asesor las diferencias entre los materiales usados en las defensas).

Otras características interesantes del ALON es que es 4 veces más duro que el cuarzo fundido, 85% tan duro como el zafiro y casi 15% más duro que la espinela (un mineral de magnesio aluminato).  La temperatura de fusión del ALON es de unos 2150°C, es estable a los 1,200°C y es un material muy denso.

Una restricción del ALON es que es muy caro, su precio ya procesado para ser usado ronda los 10 a 15 dólares americanos por pulgada cuadrada (unos 20,000 dólares por metro cuadrado), lo que lo restringe a ser usado por el ejército y fuerza aérea americanas como parabrisas y ventanas de sus aviones y vehículos blindados (eso sí, hay que reconocerle a los americanos que invierten en ciencia y tecnología, más que nada por sus aplicaciones bélicas, ejército, fuerza aérea y armada americanas son patrocinadores de proyectos).  La ventaja de su alto precio es que lo hace restrictivo y evita así que caiga en malas manos.

Vídeo de demostración del ALON contra una bala del fusil calibre 0.50.