Los vidrios metálicos, aleaciones que carecen de la estructura cristalina que normalmente se encuentra en los metales, son un objetivo de investigación emocionante para aplicaciones tentadoras, incluidas las articulaciones artificiales y otros dispositivos de implantes médicos. Sin embargo, las dificultades asociadas con la predicción de cuánta energía liberan estos materiales cuandola fractura ralentiza el desarrollo de productos metálicos a base de vidrio.
Recientemente, un par de investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, Nueva York, desarrollaron una nueva forma de simular al nivel atómico cómo se comportan los vidrios metálicos cuando se fracturan. Esta nueva técnica de modelado podría mejorar el diseño de materiales asistidos por computadora y ayudar a los investigadoresdeterminar las propiedades de los vidrios metálicos. El dúo informa sus hallazgos en el Revista de Física Aplicada , de AIP Publishing.
"Hasta ahora, sin embargo, no ha habido una forma viable de medir una calidad conocida como 'energía de fractura', una de las propiedades de fractura más importantes de los materiales, en simulaciones a nivel atómico", dijo Yunfeng Shi, autor delpapel.
La energía de fractura es una propiedad fundamental de cualquier material. Describe la energía total liberada, por unidad de área, de las superficies de fractura recién creadas en un sólido ". Conocer este valor es importante para comprender cómo se comportará un material en condiciones extremasy puede predecir mejor cómo fallará cualquier material ", dijo Binghui Deng, otro autor del artículo.
En principio, cualquier aleación puede convertirse en un vidrio metálico mediante el control de las condiciones de fabricación, como la velocidad de enfriamiento. Para seleccionar el material apropiado para una aplicación en particular, los investigadores necesitan saber cómo funcionará cada aleación bajo tensión.
Para comprender cómo se comportan las diferentes aleaciones en diferentes condiciones, los investigadores utilizaron una herramienta computacional llamada dinámica molecular. Este método de modelado por computadora da cuenta de la fuerza, posición y velocidad de cada átomo en un sistema virtual.
Además, los cálculos para el modelo se actualizan constantemente con información sobre cómo se propagan las fracturas a través de una muestra. Este tipo de aprendizaje informático heurístico puede aproximarse mejor a las condiciones del mundo real contabilizando cambios aleatorios como fracturas en un material.
Su modelo explica la compleja interacción entre la pérdida de energía elástica almacenada por una fractura en erupción y cuánto compensa el área de superficie de la grieta recién creada por esa pérdida de energía.
"El diseño de materiales asistidos por computadora ha desempeñado un papel importante en la fabricación y está destinado a desempeñar papeles mucho mayores en el futuro", dijo Shi.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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