Las figuras de acción del Hombre de Acero rara vez están hechas de acero. Son, como aparentemente todo en nuestras vidas, de plástico barato y fácil de moldear. Pero, ¿y si el acero y otros metales fueran tan fáciles de trabajar como el plástico??
Los vidrios metálicos a granel son aleaciones metálicas cuya estructura atómica cuidadosamente ordenada se puede alterar en una estructura amorfa, no cristalina, lo que le da al metal la maleabilidad del plástico, al tiempo que mantiene su durabilidad y conductividad. Los vidrios metálicos se usan en una amplia gama de aplicaciones: electrónica, ingeniería de reactores nucleares, industrias médicas, incluso palos de golf.
Sin embargo, a pesar de todos sus usos variados, estas aleaciones son complejas, a menudo contienen cinco o seis elementos diferentes, incluidos los metales nobles caros como el oro o el paladio. Otro obstáculo: los científicos no tienen idea de qué combinaciones de elementos los formarán; la única formasaber si una aleación metálica es un vidrio metálico a granel es sintetizar primero la aleación, fundirla y enfriarla, y luego ver si cristaliza o no. El proceso es costoso y requiere mucho tiempo.
Ahora, investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John SE Paulson de Harvard SEAS, en colaboración con colegas de las universidades de Duke y Yale, han desarrollado un método para predecir qué aleaciones pueden formar un vidrio metálico a granel.
La investigación se describe en Comunicaciones de la naturaleza . "Por primera vez, hemos observado una fuerte correlación entre la capacidad de formación de vidrio de una aleación y las propiedades que podemos calcular fácilmente con anticipación", dijo Joost J. Vlassak, profesor de Abbott y James Lawrence deIngeniería de Materiales en SEAS.
Cuando las aleaciones metálicas se funden, los átomos pierden su estructura ordenada. La mayoría de las aleaciones metálicas volverán a sus estructuras de cristal rígidas cuando se enfríen. Los vidrios metálicos a granel, si se enfrían a ciertas velocidades, retendrán la estructura amorfa aleatoria incluso en elde Estado sólido.
Pero algunas aleaciones tienen más opciones cuando se trata de sus estructuras cristalinas. Cuando estas aleaciones se enfrían en sólidos, sus átomos podrían cristalizarse de muchas maneras diferentes.
"Si una composición de aleación en particular exhibe muchas fases cristalinas estructuralmente diferentes, estables o metaestables que tienen energías de formación similares, estas fases competirán entre sí durante la solidificación", dijo Vlassak. "Esencialmente, el líquido se vuelve tan confundido que permanece amorfo".a medida que se solidifica "
"Cuando se forman muchas estructuras una al lado de la otra que son diferentes pero aún tienen energías internas similares, se siente una cierta frustración cuando el material intenta cristalizarse", dijo Eric Perim, investigador postdoctoral que trabaja en el laboratoriode Stefano Curtarolo, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de materiales y director del Centro de Genómica de Materiales en Duke. "El material no puede decidir a qué estructura cristalina quiere converger, y emerge un vidrio metálico. Lo que creamos es básicamente unmedida de esa confusión "
El equipo de Duke desarrolló una base de datos para simular los cientos de estructuras cristalinas que cada aleación podría tomar. Crearon un programa para analizar las diversas estructuras y comparar la energía requerida para formarlas.
Las aleaciones que pueden formar muchas estructuras diferentes cuya energía es similar son posibles candidatos para formar un vidrio metálico.
Los equipos de Harvard y Yale luego verificaron las predicciones experimentalmente. El nuevo enfoque es capaz de predecir la formación de vidrios metálicos conocidos el 73 por ciento del tiempo y ha identificado cientos de nuevos candidatos para vidrio metálico hecho de aleaciones simples de dos elementos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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