Científicos estadounidenses demuestran que el metal puede curarse a sí mismo

Científicos de la Universidad Texas A&M y los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México han observado que el metal se agrieta y se fusiona nuevamente, en un descubrimiento que podría allanar el camino para máquinas, vehículos y puentes con capacidad de autocuración.

Publicada en la revista científica Nature, la investigación muestra que el metal puede autorreparar grietas microscópicas que se forman cuando el material se somete a tensión repetidamente.

Esto se logra mediante un proceso conocido como soldadura en frío, lo que significa que no se requiere calor ni electricidad.

El avance podría tener importantes implicaciones para la ingeniería, sostiene el informe, ya que el 90 por ciento de las fallas mecánicas son el resultado de la fatiga en los componentes metálicos, que ocurre cuando la tensión repetitiva causa la formación de grietas.

Aprovechando el proceso de autocuración y modificando la microestructura de los metales en consecuencia, los científicos predicen que podría ser posible prevenir el agrietamiento por fatiga.

"Nos gustaría entender cómo la microestructura del metal afecta la curación", dijo Michael J. Demkowicz, profesor de Texas A&M y coautor principal del estudio.

"Armados con ese conocimiento, podemos imaginar la adaptación de la microestructura para aprovechar la autocuración en aplicaciones tecnológicas, por ejemplo, para crear materiales que sean más resistentes al daño por fatiga", dijo a Dezeen.

Autocuración posible mediante soldadura en frío

Los científicos llevan algún tiempo investigando el potencial de los materiales autocurativos.

La mayoría de los avances se han producido en el desarrollo de plásticos (en proyectos como una "piel electrónica" autocurativa desarrollada por científicos de la Universidad de Colorado en Boulder), aunque un estudio reciente del MIT también encontró que esto es posible en concreto.

Hasta ahora, esta propiedad no se había observado en metales sin calentarlos primero.

El estudio muestra que se puede lograr a temperatura ambiente en condiciones de vacío, en un proceso conocido como soldadura en frío, que se utiliza principalmente en electrónica y tecnología de naves espaciales.

Esto ocurre cuando dos piezas desnudas de metal se acercan tanto que sus átomos se atraen entre sí, lo que hace que sus superficies se fusionen. Sólo es posible si los metales están completamente limpios.

Los investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia hicieron el descubrimiento durante pruebas para ver cómo se forman grietas en piezas de platino de 40 nanómetros de espesor.

Observaron una grieta que se fusionaba nuevamente, sin dejar rastro y finalmente se reabre en un lugar diferente.

"Fue absolutamente impresionante verlo de primera mano", dijo el científico de Sandia, Brad Boyce, a la revista Wiley Analytical Science.

"Lo que hemos confirmado es que los metales tienen su propia capacidad intrínseca y natural para curarse a sí mismos, al menos en el caso de daños por fatiga a nanoescala", dijo Boyce, quien también es coautor principal del estudio.

Diez años antes de que la investigación pueda ponerse en práctica

Los hallazgos prueban una tesis propuesta por primera vez por Demkowicz en 2013, cuando trabajaba como profesor en el MIT, basada en los resultados de simulaciones por computadora producidas con el entonces estudiante graduado Guoqiang Xu.

En ese momento, la pareja no tenía forma de probar su teoría. Ahora la investigación de Sandia ha demostrado que la autocuración es posible tanto en el cobre como en el platino y los investigadores creen que también puede ocurrir en otros metales.

El informe afirma que el descubrimiento "desafía las teorías más fundamentales sobre cómo los ingenieros diseñan y evalúan la vida a fatiga en materiales estructurales".

Sin embargo, Demkowicz afirma que pasará al menos una década antes de que los conocimientos puedan utilizarse en una aplicación práctica.

Los próximos pasos serán explorar si el metal puede autocurarse cuando se expone al aire, no sólo en el vacío, y si el proceso es posible para aleaciones metálicas como el acero.

"Las consecuencias más importantes a corto plazo son para las teorías fundamentales de la fatiga en los metales", dijo a Dezeen. "Tendrán que revisarse para tener en cuenta la curación de las grietas".

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