Los científicos soplan calor y frío para producir metal de un solo cristal

Los científicos soplan calor y frío para producir metal de un solo cristal

Un nuevo método de calentamiento para ciertos metales podría conducir a mejores materiales de construcción resistentes a los terremotos.

Un equipo japonés liderado por investigadores de la Universidad de Tohoku ha encontrado una forma rentable de mejorar las propiedades de algunos metales con 'memoria de forma', conocidos por su capacidad de volver a su forma original después de deformarse. El método podría allanar el camino para la producción en masa de estos metales mejorados para una variedad de aplicaciones, incluyendo materiales de construcción resistentes a terremotos.

La mayoría de los metales están hechos de una gran cantidad de cristales. En algunos casos, sin embargo, las propiedades de los metales mejoran cuando se forman de un solo cristal, pero los metales de un solo cristal son caros de producir.

Los investigadores ahora han desarrollado un método de producción más económico que aprovecha un fenómeno conocido como "crecimiento anormal del grano". Con este método, los múltiples "granos" o cristales de un metal crecen irregularmente, algunos a expensas de otros, cuando se expone al calor.

La técnica del equipo emplea varios ciclos de calentamiento y enfriamiento para inducir el crecimiento de una barra de metal de un solo cristal de 70 cm de longitud y 15 mm de diámetro, que es muy grande en comparación con los tamaños de las barras de aleación actuales con memoria de forma. Esto lo hace adecuado para aplicaciones de construcción e ingeniería civil, dice Toshihiro Omori de la Universidad de Tohoku, el investigador principal del estudio.

Para producir la gran barra de metal de un solo cristal, una aleación de metal se calienta a 900 ° C y luego se enfría a 500 ° C, cinco veces. Esto es seguido por cuatro ciclos de calentamiento a 740 ° C y luego enfriamiento a 500 ° C. Finalmente, el metal se calienta una vez más a 900 ° C. Todos estos ciclos de calentamiento / enfriamiento son necesarios para producir el metal monocristalino.

La aleación utilizada por los investigadores, que está hecha de cobre, aluminio y manganeso, es un metal conocido con memoria de forma que es fácil de cortar con máquinas. Aumentar el tamaño de los cristales de metal aumenta drásticamente su elasticidad, mientras que la alteración de su forma hace que el metal sea bastante fuerte. Con estas características combinadas, el metal podría resultar útil para construir estructuras que puedan soportar terremotos.

"Dado que la técnica actual es ventajosa para la producción en masa de monocristales debido a la simplicidad del proceso, este hallazgo abre el camino para aplicaciones de cristales individuales con memoria de forma para materiales estructurales, como aplicaciones sísmicas en edificios y puentes", concluyen. los investigadores en un documento sobre este trabajo en Nature Communications.