Investigadores de la Universidad de Brown han desarrollado una nueva forma de fabricar metales superduros. El equipo fabricó «bloques de construcción» de nanopartículas que podían fusionarse bajo una presión moderada, gracias a un tratamiento químico.
La dureza de un material describe específicamente su resistencia a los arañazos o a la deformación por la fuerza o la presión.
En el caso de los metales, suele determinarse por el tamaño de los granos microscópicos que los componen: cuanto más pequeño es el grano, más duro es el metal.
Normalmente, un metal se endurece mediante métodos de fabricación macroscópicos como el martilleo, el doblado o la torsión. Pero en el nuevo estudio, el equipo empezó desde «abajo hacia arriba», lo que dio como resultado metales mucho más duros.
El martilleo y otros métodos de endurecimiento son formas descendentes de alterar la estructura del grano, y es muy difícil controlar el tamaño del grano que se obtiene. Lo que hemos hecho es crear bloques de construcción de nanopartículas que se fusionan al apretarlas. De este modo podemos tener tamaños de grano uniformes que pueden ajustarse con precisión para mejorar sus propiedades.
Ou Chen, autor del estudio.
El problema, según el equipo, es que la superficie de los metales suele estar cubierta de moléculas orgánicas llamadas ligandos, que pueden impedir que las partículas metálicas se unan con fuerza. Los investigadores desarrollaron un tratamiento químico que puede eliminar estos ligandos, dejando a las nanopartículas metálicas libres para fusionarse más fácilmente mediante un proceso de soldadura a presión.
Con este método, los investigadores fabricaron «monedas» en bruto con nanopartículas de distintos metales, como el oro, la plata y el paladio.
En las pruebas se demostró que eran mucho más duras de lo habitual, ya que las monedas de oro eran hasta cuatro veces más duras. Otras propiedades físicas permanecieron más o menos inalteradas.
En otra prueba, los investigadores fabricaron un vidrio metálico con su nueva técnica. Al igual que los vidrios con los que estamos más familiarizados, estos materiales tienen estructuras cristalinas amorfas, lo que puede hacerlos más fáciles de moldear y potencialmente más fuertes que los metales normales.
Fabricar vidrio metálico a partir de un solo componente es muy difícil, por lo que la mayoría de los vidrios metálicos son aleaciones. Pero pudimos empezar con nanopartículas de paladio amorfas y usar nuestra técnica para hacer un vidrio metálico de paladio.
Ou Chen.
A la escala actual de centímetros, los investigadores dicen que este proceso podría usarse para hacer revestimientos superduros, electrodos u otros componentes metálicos.
Pero, según el equipo, también debería ser relativamente sencillo ampliarlo a elementos más grandes, ya que los equipos industriales actuales pueden soportar las presiones usadas.
Estos nuevos metales podrían alargar la vida útil de los equipos industriales y sus componentes, reduciendo su huella.
Más información: www.cell.com
Vía: www.brown.edu
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