Aleaciones amorfas, metales que pueden fluir

Los metales son uno de los materiales más utilizados en la construcción del mundo moderno, se encuentra en todo, desde edificios hasta avion...


Los metales son uno de los materiales más utilizados en la construcción del mundo moderno, se encuentra en todo, desde edificios hasta aviones y teléfonos inteligentes. Si bien la mayoría de los metales se extraen de la tierra, los científicos crearon una nueva generación de metales en el laboratorio, el metal amorfo. Estos llamados vidrios metálicos o metales vítreos, tienen propiedades únicas. Son más fuertes y más duros que los metales convencionales, pero se pueden formar como plásticos, tienen buena resistencia a la corrosión y buena ductilidad. Esto suena asombroso. ¿Qué hay detrás de sus características especiales?

A simple vista, estos materiales hechos en laboratorio se parecen a los metales comunes, pero son más lisos y brillantes. Están hechos de múltiples componentes, incluyendo circonio, cobre, níquel, aluminio, platino, hierro hasta oro según de la Universidad de Tohoku y el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Exhiben una resistencia muy alta. Es tan fuerte que deformarlo permanentemente es muy difícil. Puede almacenar mucha más energía de deformación que cualquier otro metal, por lo que es un material de resorte ideal.

Pero lo que hace que los vidrios metálicos sean únicos, es que su gran fuerza se combina con la capacidad de fluir como un líquido espeso cuando se encuentra en un estado líquido que los metales normales no pueden alcanzar. Cuando se calientan a un cierto rango de temperatura, fluyen como un líquido viscoso. Esto hace posible moldear estos metales especiales mediante un proceso de formación en caliente que se utiliza normalmente para los vasos y plásticos tradicionales. En principio, incluso puede soplar los metales como lo haría con el soplo de las botellas.

Todos los metales en la naturaleza tienen una disposición regular y repetitiva de átomos, donde los átomos se apilan casi uniformemente en una red tridimensional. Por el contrario, estos vidrios metálicos fabricados en laboratorio tienen una disposición atómica más o menos aleatoria. Esto se debe a que se fabrican enfriando material líquido calentado tan rápido que los átomos están "congelados", esto se hace con el método de enfriamiento rápido, en la que el enfriamiento es tan rápido que no se permite la formación de cristales y el material entonces queda "atrapado" en estado vítreo.

Pero lo que es realmente inusual en los vidrios metálicos, es su capacidad de fluir como un líquido espeso en su estado líquido superenfriado, un estado único en el que pueden permanecer de forma bastante estable, mientras que es casi imposible que alcancen los metales convencionales. Para obtener la fluidez del vidrio metálico, se calienta a un cierto rango de temperatura antes de su punto de fusión. La temperatura ascendente descongela los átomos para que puedan moverse. Se comportan como un líquido, pero muy denso y lento. Haciendo uso de esta región de flujo viscoso especial, los científicos pueden formar y dar formas geométricas en formas complejas, por ejemplo, moldeo por soplado. Se ha demostrado que los vidrios metálicos pueden moldearse en escalas extremadamente pequeñas.

En cuanto a las aplicaciones, Caltech y Liquidmetal desarrollaron una aleación amorfa comercial, el Vitreloy 1 (41.2% Zr, 13.8% Ti, 12.5% Cu, 10% Ni, 22.5% Be) en la fabricación de palos de golf por su elasticidad, es probable que la aleación Ti40Cu36Pd14Zr10 no sea cancerígena, más resistente que el titanio, y su elasticidad se aproxima al de los huesos. tiene una alta resistencia al desgaste y no produce polvo por abrasión, las aplicaciones son prometedores en el campo de la salud.

Pero, las propiedades especiales del vidrio metálico son más atractivas para aplicaciones de electrónicas, como en la fabricación de teléfonos móviles, computadoras, relojes y otros, porque los fabricantes están valorando su fuerza y pueden moldearlos en formas complejas precisas para componentes pequeños, en el futuro podríamos adaptar las propiedades deseadas mediante la ingeniería de estructuras a escala atómica en esta nueva generación de metales, con aplicaciones en la nanotecnología, como la nanoimpresión o los nanomoldes porque los nanomoldes de vidrio metálico resultan ser más fáciles de fabricar y más duraderos.

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Ruben Apaza: Aleaciones amorfas, metales que pueden fluir
Aleaciones amorfas, metales que pueden fluir
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