Si Plastic Man, Elastigirl o Mr.Fantástico alguna vez se encuentran con Magneto, es mejor que esperen que la figura icónica de X-Men no haya leído las últimas investigaciones de Christian Binek.
El físico de la Universidad de Nebraska-Lincoln ha descubierto que, bajo ciertas condiciones, las propiedades magnéticas de un material pueden predecir la relación entre su elasticidad y temperatura.
Su hallazgo puede señalar el camino hacia el control de la elasticidad de ciertos materiales diseñando sus propiedades magnéticas o aplicándoles un campo magnético. Dada la facilidad con la que ahora se pueden manipular los campos magnéticos, dijo Binek, eso podría eventualmente significar adaptar la elasticidad concon solo presionar un botón o girar una perilla.
Mientras tanto, saber que el magnetismo por sí solo puede predecir cómo responderá la elasticidad, o no responderá, a los cambios de temperatura podría ayudar a los ingenieros a seleccionar o diseñar mejor los materiales para fines específicos.
Binek citó la desintegración de 1986 del transbordador espacial Challenger como un ejemplo destacado de la importancia de la elasticidad en el diseño de ingeniería. El endurecimiento y la falla de una junta tórica elástica en el propulsor del cohete Challenger, una consecuencia de las bajas temperaturas, finalmente causó el transbordadorromperse, matando a sus siete miembros de la tripulación.
"Para que pueda encontrar materiales que no cambien las propiedades elásticas con la temperatura", dijo Binek, profesor de física y astronomía. "Puede encontrar materiales que cambien con la temperatura a voluntad. Y puede encontrar materiales donde pueda, adada la temperatura, cambie las propiedades elásticas mediante un control externo. "
Las leyes de la termodinámica describen las relaciones entre muchos factores temperatura, entropía, volumen, presión que afectan la forma en que el calor se convierte en otras formas de energía. Y se sabe desde hace mucho tiempo que estas leyes abarcan las propiedades del magnetismo y la elasticidad.
Pero al derivar una nueva fórmula de las existentes, Binek logró demostrar que la relación elasticidad-temperatura está básicamente codificada en el magnetismo de un material.
La fórmula de Binek tiene limitaciones. Por ahora, se aplica solo si el comportamiento magnético de un material cambia linealmente con el campo magnético que se le aplica. Asimismo, la elasticidad del material debe ser lineal, lo que significa que la cantidad de deformación que exhibe debeser constantemente proporcional a la cantidad de estrés físico que se ejerce sobre él.
Aun así, la fórmula se aplica a materiales que presentan varias formas de magnetismo. Eso incluye la forma que se encuentra técnicamente en cada material: el diamagnetismo, que describe una tendencia a repeler los campos magnéticos tan débilmente que pasa desapercibida sin instrumentos especializados.
Los materiales superconductores, aquellos que no presentan resistencia a la electricidad, muestran una forma pronunciada de diamagnetismo por debajo de una temperatura crítica, momento en el que comienzan a repeler completamente los campos magnéticos. Por debajo de ese umbral de temperatura, Binek encontró algo notable: la elasticidad de los superconductoresya no responde a los cambios de temperatura. Ese fenómeno se mantuvo cuando realizó cálculos para superconductores cerámicos y monocristalinos, que tienen superficies microscópicas y estructuras atómicas sustancialmente diferentes.
"Mi expresión matemática no hace afirmaciones sobre el material", dijo Binek. "Es muy general. Solo dice: si la susceptibilidad al magnetismo es constante, entonces la propiedad elástica debe ser constante. Si es así, nada más sobre el superconductor debería importar, lo que honestamente es un poco difícil de creer.
"Te preguntas: ¿Cómo puede algo como una propiedad elástica, que seguramente depende de los detalles estructurales, ser independiente de cualquier cosa relacionada con la estructura? Pero luego vas a la literatura científica, aplicas tu fórmula, y encuentras que,si es correcto."
La fórmula elástico-magnética también se aplica a los materiales para los cuales los campos magnéticos inducen una atracción débil conocida como paramagnetismo. Y los materiales ferromagnéticos, aquellos fuertemente atraídos por los campos magnéticos y generalmente sinónimos del término "magnético", obedecen la fórmula de Binek arriba acierto umbral de temperatura que los hace comportarse más como sus primos paramagnéticos.
Binek dijo que la fórmula podría funcionar incluso para materiales ferroeléctricos, cuya alineación de cargas positivas y negativas, o polarización, puede ser revertida por un campo eléctrico. La ferroelectricidad facilita el almacenamiento de energía eléctrica, haciéndola útil en dispositivos que van desde condensadores hasta-memoria de acceso.
"En lugar de ajustar las propiedades elásticas mediante un campo magnético, es posible que pueda ajustarlas mediante campos eléctricos", dijo. "Tecnológicamente, eso podría ser aún más interesante.
"Ciertamente, hay muchas aplicaciones en las que uno podría pensar, y creo que muchas de ellas pueden ser útiles. Espero que esto no sea el final de la historia, sino el comienzo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nebraska-Lincoln . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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