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Aug 27, 2023

Un 'avance' chino permite fabricar aleaciones con diversos metales a temperaturas más bajas

ktsimage/iStock Al suscribirte, aceptas nuestros Términos de uso y políticas. Puedes cancelar la suscripción en cualquier momento. Investigadores de la Facultad de Química y Ciencias Moleculares de la Universidad de Wuhan en China

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Investigadores de la Facultad de Química y Ciencias Moleculares de la Universidad de Wuhan en China han logrado un 'avance' significativo en la ciencia de los materiales que permite fabricar aleaciones a partir de una amplia gama de metales y a temperaturas mucho más bajas que los métodos convencionales, informa el South China Morning Post. informó. El avance no implica más que añadir el galio metálico a la mezcla.

Desde la Edad del Bronce, las aleaciones han contribuido al avance de nuestra civilización. Las aplicaciones modernas de las aleaciones implican la creación y fabricación de aleaciones de alta entropía (HEA) compuestas por cinco o más elementos metálicos.

Los HEA son altamente resistentes al desgaste y han encontrado aplicaciones en áreas como la aeroespacial, la conversión y almacenamiento de energía y los equipos medicinales. Sin embargo, crear HEA es un asunto que consume mucha energía y requiere temperaturas de hasta 3632 Fahrenheit (2000 grados Celsius). Sin embargo, esto no garantiza su formación ya que los átomos metálicos pueden ser altamente incompatibles.

Los métodos convencionales para fabricar HEA implican calentar los elementos componentes a temperaturas de aproximadamente 3000 Fahrenheit y luego enfriarlos rápidamente antes de mezclarlos. Sin embargo, el enfoque no siempre funciona, ya que los cinco elementos pueden no estar de acuerdo entre sí y dividir la aleación, como un grupo de cinco personas con diferentes naturalezas y personalidades.

Un equipo de investigación dirigido por Fu Lei, profesor de la Universidad de Wuhan, descubrió que agregar galio a la mezcla de aleación puede reducir las temperaturas de preparación hasta 1200 Fahrenheit (650 Celsius).

El galio tiene una temperatura de fusión de sólo 85 Fahrenheit (~30 Celsius). Esto significa que el metal simplemente se derretirá si lo sostienes en la palma de tu mano. Sin embargo, los investigadores lo utilizaron como medio de reacción y adhesivo en una preparación de aleación y encontraron algunos resultados interesantes.

El mundo científico conoce el galio desde hace siglos, y su capacidad para volver a su forma original incluso ha inspirado la ciencia ficción sobre el metal líquido autocurativo en películas como Terminator. Sin embargo, el descubrimiento realizado por Fu y su equipo era demasiado bueno para creerlo.

Material de alambre/iStock

De hecho, el descubrimiento se hizo hace dos años pero no se hizo público ya que no se pudo completar una revisión científica por pares. Incluso los revisores de revistas como Nature encontraron el descubrimiento increíble y quisieron ver más pruebas del proceso antes de aceptar el manuscrito.

Luego, el equipo realizó experimentos y cálculos adicionales para ayudar a una explicación más rigurosa del mecanismo subyacente. También descubrieron que las aleaciones fabricadas con este enfoque no eran diferentes de las fabricadas con métodos convencionales.

Los investigadores ahora explican que calentar metales compatibles con galio da como resultado el crecimiento espontáneo de nanopartículas cristalinas de HEA. También pudieron sintetizar aleaciones con una amplia gama de metales que los métodos convencionales no lograron.

Esta no es la primera vez que investigadores de China son los primeros en avanzar en la ciencia de los materiales. Recientemente, otro grupo de investigadores de la Universidad de Tsinghua demostró un recubrimiento de metal líquido que algún día podría usarse para robots blandos.

Las nanopartículas de aleaciones de alta entropía (HEA-NP) muestran un gran potencial como materiales funcionales1,2,3. Sin embargo, hasta ahora, las aleaciones de alta entropía obtenidas se han restringido a paletas de elementos similares, lo que dificulta en gran medida el diseño de materiales, la optimización de propiedades y la exploración mecanística para diferentes aplicaciones4,5. Aquí, descubrimos que el metal líquido que dota de entalpía de mezcla negativa con otros elementos podría proporcionar una condición termodinámica estable y actuar como un depósito de mezcla dinámico deseable, logrando así la síntesis de HEA-NP con una amplia gama de elementos metálicos en condiciones de reacción suaves. Los elementos involucrados tienen una amplia gama de radios atómicos (1,24–1,97 Å) y puntos de fusión (303–3683 K). También realizamos estructuras de nanopartículas fabricadas con precisión mediante ajuste de entalpía de mezcla. Además, el proceso de conversión en tiempo real (es decir, de metal líquido a HEA-NP cristalinos) se captura in situ, lo que confirmó un comportamiento dinámico de fisión-fusión durante el proceso de aleación.