21/03/2011 - Diseñan nuevas aleaciones metálicas de alta resistencia y sensibilidad

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Ingenieros e investigadores de Rutgers University han identificado una nueva clase de aleaciones metálicas de alta resistencia que muestran un elevado potencial para el desarrollo de sensores y dispositivos electrónicos más pequeños y con mayor sensibilidad. Este avance en nuevos materiales tendría un amplio campo de aplicaciones. Por Pablo Javier Piacente.

El empleo de nuevas aleaciones metálicas nanoestructuradas de alta resistencia podría desembocar en el desarrollo de dispositivos electrónicos más diminutos y sensibles, con aplicación en el terreno de la bioingeniería, la seguridad, la ingeniería de sonido y la ingeniería mecánica, entre otras especialidades. El avance ha sido concretado por ingenieros y científicos de Rutgers University.

Las aleaciones metálicas nanoestructuradas ya se utilizan en la actualidad, pero este grupo de investigación ha logrado desarrollar nuevas propiedades hasta hoy no aprovechadas, conformando de esta forma un nuevo campo de acción para una renovada generación de este tipo de aleaciones.

Algunas de las aplicaciones de estas nuevas aleaciones metálicas nanoestructuradas de gran resistencia podrían ser los stents empleados para tratar patologías en las arterias coronarias, micrófonos de máxima sensibilidad, altavoces de gran alcance, dispositivos que incrementan el rendimiento de los equipos de imágenes médicas, sistemas de seguridad y motores diésel, por ejemplo.

Este amplio rango de acción incrementa el valor de las nuevas propiedades descubiertas por los ingenieros de Rutgers University en las aleaciones metálicas nanoestructuradas, abriendo el camino hacia el desarrollo de materiales más dúctiles, resistentes y sensibles. El avance fue difundido a través de un artículo del medio especializado Physical Review Letters, como así también mediante una nota de prensa de Rutgers University.

Según los especialistas Armen Khachaturyan y Weifeng Rao, la investigación realizada permite comprobar que las nuevas aleaciones metálicas nanoestructuradas pueden ser cien veces más sensibles que los materiales empleados actualmente para las mismas aplicaciones mencionadas con anterioridad.

Esta clase de metales con nanopartículas incrustadas pueden alcanzar grandes niveles de elasticidad, además de tener la capacidad de convertir la energía eléctrica y magnética en movimiento o viceversa. De esta manera, también poseen características piezoeléctricas, una condición que amplía su rango de acción.

Los materiales en cuestión se forman gracias al enfriamiento de metales que fueron expuestos a altas temperaturas. Esta variación provoca que las partículas nanométricas incrustadas cambien de fase, permitiendo deformar el metal bajo una tensión aplicada pero garantizando nuevamente su estabilidad al tomar su nueva forma.

Una tipología de estos materiales funcionales empleada actualmente genera una tensión eléctrica cuando el material se dobla o se comprime. Por el contrario, el material se deforma cuando está expuesto a un campo eléctrico. Esta clase de materiales se utiliza en los instrumentos de ultrasonido, componentes de audio como micrófonos, altavoces y reproductores de discos, cartuchos de impresoras de inyección de tinta y varios tipos de dispositivos electrónicos.

Grandes ventajas

En otra clase de materiales funcionales utilizados en la actualidad, los cambios en los campos magnéticos son los que deforman el material. Los mismos se emplean en los sistemas de sonares navales, bombas, equipos de precisión óptica, dispositivos ultrasónicos médicos e industriales y sistemas de control de ruido y vibraciones.

Las nuevas aleaciones metálicas nanoestructuradas que investigan los ingenieros de Rutgers University podrían ser más eficaces que los materiales funcionales tradicionales en múltiples aplicaciones, como por ejemplo en el caso de los stents coronarios, que tienen que ser flexibles y elásticos pero sin perder su estabilidad y resistencia.

En los componentes piezoeléctricos, en tanto, las nuevas aleaciones podrían mejorar la eficiencia energética de los materiales tradicionales, que requieren una fuente de energía para restaurar su forma original. Hasta el momento, los investigadores han trabajado sobre simulaciones de computadora, pero prevén probar los resultados obtenidos sobre metales reales en un futuro próximo.

Además de mostrar un comportamiento potencialmente mucho más eficaz que los materiales tradicionales, las nuevas aleaciones metálicas nanoestructuradas pueden ser mucho más dúctiles en cuanto a los cambios en su forma. Esta investigación ha sido financiada por la National Science Foundation y el Departamento de Energía de los Estados Unidos.

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