Con cantidades iguales de cromo, cobalto y níquel, se puede fabricar una aleación que rompe con gran dureza incluso a temperaturas extremadamente bajas. Esto podría hacer que el material fuera adecuado para aviones y viajes espaciales.
Una aleación de cromo, cobalto y níquel (CrCoNi) es el material más resistente jamás probado. Sus propiedades características lo hacen potencialmente útil para vehículos aeroespaciales.
La resistencia de un material depende de lo rápido que se rompe, lo que también se conoce como dureza. Es diferente de la dureza, que determina la rapidez con la que se deforma un material. Por ejemplo, no se puede hacer una abolladura en el diamante, antiguamente conocido como el material más duro del mundo, pero puede romperse.
Hace poco busqué en Google, ¿cuál es el material más duro del mundo? Diamante, fue la respuesta. Así que eso es cien por cien erróneo”, afirma Robert Ritchie, científico de materiales del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, que publicó sobre el material con sus colegas en Science. “El diamante es muy quebradizo y, por tanto, nada fuerte”.
A menudo, los metales más duros son en realidad menos resistentes, pero en el caso del CrCoNi esa regla general no se aplica, afirma Ritchie. Su equipo de investigación vio que el material se hacía más resistente a medida que se endurecía.
Del cubo al hexágono
Los materiales suelen volverse más frágiles y débiles a bajas temperaturas. Pero cuando se probó a temperaturas solo 20 grados por encima del cero absoluto (-253 grados Celsius), el CrCoNi tenía una tenacidad de 500 MPa*m1/2, una medida de la energía necesaria para romperlo. Esta dureza es varias veces superior a la del aluminio, que se utiliza en los aviones, o a la del mejor acero disponible.
Después de que el CrCoNi finalmente se rompiera, los investigadores analizaron la estructura, que resultó ser extraordinaria. El material crea una serie de obstáculos que impiden que se rompa. En primer lugar, las partes de los cristales metálicos empiezan a deslizarse unas junto a otras, por lo que los patrones de los cristales dejan de alinearse limpiamente. Esto genera más resistencia.
A continuación, la aleación presenta un fenómeno denominado nanotwinning: a medida que los cristales del interior del material se rompen en trozos más pequeños, algunos de ellos cambian de orientación. Esto mejora la estructura general. La estructura cristalina también puede cambiar de una disposición cúbica a una hexagonal.
Estos trucos suelen producirse por separado, pero la aleación CrCoNi los conoce todos y además puede repetirlos. Esto hace que el metal sea extraordinariamente resistente a la rotura, afirma Ritchie.
Miles de millones de nuevas posibilidades
Añade que la investigación en este tipo de aleaciones podría dar origen a materiales aún más resistentes. “Hay millones, probablemente miles de millones de nuevas composiciones con propiedades interesantes que aún no hemos descubierto”, afirma.
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