Investigadores australianos han creado lo que podría ser uno de los materiales más estables térmicamente jamás descubiertos.
Este nuevo material de expansión térmica nula (ZTE) hecho de escandio, aluminio, tungsteno y oxígeno no cambió de volumen a temperaturas que van de -269 a 1126 °C.
Según los científicos de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), se trata de un rango de temperaturas más amplio que el de cualquier otro material hasta la fecha, lo que podría convertir al «Sc1.5Al0.5W3O12 ortorrómbico» en una herramienta muy útil para cualquiera que diseñe algo que deba funcionar en entornos térmicos muy variados.
Entre los ejemplos en los que puede resultar útil se encuentran cosas como el diseño aeroespacial, donde los componentes están expuestos a un frío extremo en el espacio y a un calor extremo en el lanzamiento o en la reentrada.
El SR-71 Blackbird se diseñó para que se expandiera tanto a su velocidad máxima de Mach 3,4 que, a la temperatura del suelo, rociaba abundantemente el combustible en la pista; los depósitos de combustible ni siquiera se sellaban del todo hasta que se calentaban. Este nuevo material mantiene exactamente el mismo volumen desde cerca del cero absoluto hasta el calor que se espera obtener en el ala de un avión hipersónico que viaja a Mach 5.
O hay cosas como los implantes médicos, donde el rango de temperaturas esperadas no es tan variado, pero incluso una pequeña cantidad de expansión térmica puede causar problemas críticos.
El equipo de la UNSW hizo el descubrimiento más o menos por accidente.
Estábamos realizando experimentos con estos materiales en relación con nuestra investigación sobre las baterías, con fines no relacionados, y fortuitamente dimos con esta singular propiedad de esta composición concreta.
Neeraj Sharma.
Tras medir el material con el difractómetro de polvo de alta resolución Echidna del Sincrotrón Australiano de ANSTO y el Centro Australiano de Dispersión de Neutrones, el equipo descubrió un increíble grado de estabilidad térmica. A nivel molecular, los materiales suelen expandirse porque un aumento de la temperatura conduce directamente a un incremento de la longitud de los enlaces atómicos entre los elementos. A veces, también provoca la rotación de los átomos, lo que da lugar a estructuras más espaciosas que afectan al volumen total.
No con este material, que el equipo observó a lo largo de ese enorme espectro de temperaturas demostrando.
Sólo cambios minúsculos en los enlaces, la posición de los átomos de oxígeno y las rotaciones de las disposiciones de los átomos.
Neeraj Sharma.
El equipo dice que el mecanismo exacto detrás de esta extrema estabilidad térmica no está totalmente claro.
Qué parte actúa a qué temperatura, bueno, ésa es la siguiente pregunta. El escandio es más raro y más costoso, pero estamos experimentando con otros elementos que podrían sustituirse y conservar la estabilidad.
Neeraj Sharma.
Sin embargo, los demás ingredientes están ampliamente disponibles y se unen mediante una «síntesis relativamente sencilla», por lo que el equipo cree que este material no debería presentar impedimentos para su fabricación a gran escala.
Más información: pubs.acs.org
Vía www.ansto.gov.au
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