Hay todo un reto en la industria para encontrar materiales más fuertes, livianos y versátiles. Esta búsqueda constante ha llevado a experimentar y avanzar, significativamente, en cuanto a aleaciones metálicas se refiere. Es así como un descubrimiento reciente ha causado expectativa en la comunidad científica. ¿Te gustaría conocer más al respecto?
El origen de las aleaciones
La creación de aleaciones no es algo nuevo. Desde el año 3000 a.C., se ha trabajado con fusiones de cobre y zinc; cobre y estaño (bronce), entre otras. A partir de la revolución industrial, ha sido posible incorporar elementos como:
- Manganeso.
- Níquel.
- Cromo.
Todos ellos han permitido crear acero inoxidable, aluminio, titanio y otros materiales útiles en la actualidad. Sin embargo, las aplicaciones modernas requieren la creación y fabricación de aleaciones de alta entropía (HEA) compuestas por cinco o más elementos metálicos.
Ahora bien, en la actualidad, las características más destacadas de este tipo de aleaciones HEA son las siguientes:
- Son muy resistentes al desgaste. Se han encontrado aplicaciones en áreas como la aeroespacial, la conversión y en el almacenamiento de energía y de los equipos médicos.
- Su producción demanda mucha energía y requiere altas temperaturas de hasta 3632 grados Fahrenheit (2000 grados Celsius). A pesar de ello, la formación de estas aleaciones no está garantizada porque los átomos metálicos pueden ser, altamente, incompatibles.
Por consiguiente, los científicos han indagado cómo resolver esta problemática. Es así como los investigadores de la Universidad de Wuhan, China, han encontrado otro camino. Veamos cuál es.
Aleaciones complejas de metal usando galio
Los científicos chinos, liderados por el profesor Fu Lei, comprobaron que agregar galio a la mezcla de aleación reduce las temperaturas de preparación hasta 1200 grados Fahrenheit (650 grados Celsius). En otras palabras, esto representa un ahorro en energía, costo y tiempo.
¿Por qué el galio?
De acuerdo con Pedersen, el galio es un metal plateado y blando que se utiliza, ampliamente, en:
- Aplicaciones electrónicas.
- Semiconductores.
- Diodos emisores de luz (LED).
Algunas de sus características, únicas y más relevantes, son:
- A pesar de ser sólido a temperatura ambiente, es lo suficientemente suave como para ser cortado con un cuchillo.
- Tiene un punto de fusión bajo de, aproximadamente, 29.76 grados Celsius (85.57 grados Fahrenheit). Esto significa que se derretiría con el calor de la mano y se solidificaría, nuevamente, al enfriarse.
El factor del punto de fusión ha llamado la atención en este estudio. Los investigadores lo utilizaron como medio de reacción y adhesivo en una preparación de aleación.
Resultados obtenidos
Los científicos de la Universidad de Wuhan encontraron resultados muy interesantes:
- Han descubierto un método para producir nanopartículas que contienen una combinación de elementos que, anteriormente, eran difíciles de mezclar.
- Se utiliza galio líquido como matriz para combinar varios metales que, normalmente, no se mezclarían de forma fácil.
- Al calentar metales compatibles con el galio, se produce el crecimiento espontáneo de nanopartículas cristalinas de HEA.
- Sintetizaron la aleación con una amplia variedad de metales, algo que los enfoques convencionales no pudieron lograr.
En definitiva, las reacciones de aleación producidas, utilizando este enfoque, no presentaron diferencias significativas en comparación con las creadas mediante métodos tradicionales.
Cabe destacar que si bien el descubrimiento se realizó hace dos años, se necesitaba de una revisión exhaustiva, así como de mayores pruebas, para ser publicado en la revista Nature.
Nuevas posibilidades con estos resultados
En las últimas dos décadas, ha surgido un creciente interés en la fabricación de aleaciones de alta entropía, que son materiales compuestos por múltiples elementos metálicos. Contar con nuevos materiales, más versátiles, traerá múltiples beneficios a nivel de costos y mejores procesos productivos.
Por ello, los investigadores están combinando elementos con características diferentes con la esperanza de descubrir materiales con propiedades novedosas e interesantes. Por ejemplo, se busca desarrollar catalizadores más eficientes en condiciones amigables con el medio ambiente.
Asimismo, debido a sus propiedades electrónicas, químicas y físicas, fascinantes y adaptables, los resultados del estudio permiten que haya mayor amplitud en diversas aplicaciones.
Expandiendo las posibilidades con el galio
Finalmente, el descubrimiento de este método para producir aleaciones de alta entropía, utilizando galio, abre nuevas oportunidades en la industria. Estos avances brindan la oportunidad de diseñar diferentes materiales, mejorar el rendimiento del catalizador y explorar nuevas aplicaciones en diferentes áreas.
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