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May 18, 2023

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[1/2]El investigador Ryan Schoell de los Laboratorios Nacionales Sandia del gobierno de EE. UU. en Nuevo México utiliza una técnica de microscopio electrónico de transmisión especializada desarrollada por los científicos Khalid Hattar.

[1/2]El investigador Ryan Schoell de los Laboratorios Nacionales Sandia del gobierno de EE. UU. en Nuevo México utiliza una técnica de microscopio electrónico de transmisión especializada desarrollada por los científicos Khalid Hattar, Dan Bufford y Chris Barr para estudiar grietas por fatiga a nanoescala, 16 de noviembre de 2022. Craig ... Leer más

WASHINGTON (Reuters) - En la película de 1991 "Terminator 2: El día del juicio final", un androide malévolo que viajaba en el tiempo y cambiaba de forma llamado T-1000 y que estaba hecho de metal líquido demostró una cualidad única. Golpeado con explosiones o balas, su metal se curaría solo.

El metal autocurativo sigue siendo sólo ciencia ficción, ¿verdad? Aparentemente no.

Los científicos describieron el miércoles cómo piezas de platino puro y cobre curaron espontáneamente las grietas causadas por la fatiga del metal durante experimentos a nanoescala que habían sido diseñados para estudiar cómo se forman y propagan dichas grietas en el metal sometido a tensión. Expresaron su optimismo de que esta capacidad pueda incorporarse a los metales para crear máquinas y estructuras de autocuración en un futuro relativamente cercano.

La fatiga del metal se produce cuando el metal -incluidas piezas de máquinas, vehículos y estructuras- sufre grietas microscópicas después de haber sido expuesto a tensiones o movimientos repetidos, daños que tienden a empeorar con el tiempo. La fatiga del metal puede causar fallas catastróficas en áreas que incluyen la aviación (motores a reacción, por ejemplo) y la infraestructura (puentes y otras estructuras).

En los experimentos realizados en los Laboratorios Nacionales Sandia del gobierno estadounidense en Nuevo México, los investigadores utilizaron una técnica que tiraba de los extremos de las diminutas piezas de metal unas 200 veces por segundo. Inicialmente se formó y extendió una grieta. Pero unos 40 minutos después del experimento, el metal volvió a fusionarse.

Los investigadores llamaron a esta curación "soldadura en frío".

"El proceso de soldadura en frío es un proceso metalúrgico que se sabe que ocurre cuando dos superficies de metal relativamente lisas y limpias se unen para reformar los enlaces atómicos", dijo Brad Boyce, científico de materiales de Sandia National Laboratories, quien ayudó a dirigir el estudio publicado en la revista. Naturaleza.

"A diferencia de los robots que se curan a sí mismos en la película 'Terminator', este proceso no es visible a escala humana. Ocurre a escala nanométrica y todavía tenemos que ser capaces de controlar el proceso", añadió Boyce.

Las piezas de metal tenían unos 40 nanómetros de espesor y unos pocos micrómetros de ancho. Si bien la curación se observó en los experimentos sólo en platino y cobre, Boyce dijo que las simulaciones indicaron que la autocuración puede ocurrir en otros metales y que es "completamente plausible" que aleaciones como el acero puedan exhibir esta cualidad.

"Es posible imaginar materiales diseñados para aprovechar este comportamiento", dijo Boyce.

"Teniendo en cuenta este nuevo conocimiento, es posible que existan estrategias de diseño de materiales o enfoques de ingeniería alternativos que podrían idearse para ayudar a mitigar la falla por fatiga. Además, esta nueva comprensión puede arrojar luz sobre la falla por fatiga en estructuras existentes, mejorando nuestra capacidad para interpretar y predecir tales fallas. fracasos", añadió Boyce.

En el pasado, los científicos han creado algunos materiales autocurativos, principalmente plásticos. El coautor del estudio, Michael Demkowicz, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad Texas A&M, predijo la autocuración del metal hace una década.

Demkowicz calculó correctamente que, bajo ciertas condiciones, someter el metal a una tensión que normalmente debería empeorar las grietas relacionadas con la fatiga podría tener el efecto contrario.

"Mi conjetura ahora es que se necesitarán otros 10 años para desarrollar aplicaciones tangibles de nuestros hallazgos", dijo Demkowicz.

"Cuando hice mis predicciones por primera vez, parte de la prensa dijo que estaba trabajando en un T-1000. Eso todavía es ciencia ficción", dijo Demkowicz. "Sin embargo, al final de (la serie de televisión) 'Battlestar Galactica', la tripulación adaptó algo de tecnología Cylon (una carrera de robots ficticia) para ayudar a curar el daño por fatiga en su nave, haciendo que el metal se comporte más como un tejido orgánico que puede curarse a sí mismo. heridas. Yo diría que en lo que estamos trabajando se parece más al ejemplo de 'Battlestar Galactica'".

La autocuración se observó en un entorno muy específico utilizando un dispositivo llamado microscopio electrónico.

"Una de las grandes preguntas que queda abierta del estudio es si el proceso también ocurre en el aire, no solo en el entorno de vacío del microscopio. Pero incluso si solo ocurre en el vacío, todavía tiene ramificaciones importantes para la fatiga en los vehículos espaciales, o fatiga asociada con grietas subsuperficiales que no están expuestas a la atmósfera", dijo Boyce.

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