Observan un metal que se repara a sí mismo

Los científicos han calificado este descubrimiento de ‘absolutamente impresionante’ y podría revolucionar el campo de la ingeniería al hacer que puentes o incluso aviones se repararan solos.

Ni es Terminator ni es ciencia ficción. Un equipo de científicos de Sandia National Laboratories y Texas A&M University ha sido testigo de un fenómeno sorprendente: por primera vez en la historia han observado cómo un metal se rompe y luego se fusiona sin intervención humana; un metal que se repara por sí solo.

«Fue absolutamente impresionante verlo de primera mano», dijo Brad Boyce, científico de los Laboratorios Nacionales Sandia que dirigió el estudio con la Universidad Texas A&M que ha sido recogido por la revista Nature.

Observan un metal que se repara a sí mismo

Pulverizando las teorías de los materiales

Los científicos tenían la intención de evaluar cómo se propagarían las grietas a través de una pieza de platino de 40 nanómetros de espesor cuando se aplicara presión. Pasaron 40 minutos del experimento cuando el daño se revirtió sin intervención humana. La grieta del metal desapareció como si nunca hubiera estado allí.

El fenómeno de un material, en este caso un metal, curando espontáneamente sus grietas microscópicas, que confirma una teoría propuesta en 2013, puede allanar el camino para una revolución de la ingeniería, aunque se necesita más investigación para comprender completamente su aplicabilidad práctica.

«Desde las juntas de soldadura en nuestros dispositivos electrónicos hasta los motores de nuestros vehículos y los puentes por los que pasamos, estas estructuras a menudo fallan de manera impredecible debido a la carga cíclica que conduce al inicio de grietas y, finalmente, a la fractura», aclara Boyce. «Cuando fallan, tenemos que lidiar con los costos de reemplazo, el tiempo perdido y, en algunos casos, incluso con lesiones o pérdida de vidas. El impacto económico de estos fallos se mide en cientos de miles de millones de dólares cada año para los EE. UU.».

Grietas del metal que luego se autorrepararon

Grietas del metal que luego se autorrepararon Dan Thompson, Sandia National Laboratories

 

Hasta ahora, la noción de un metal autorreparable era un asunto que permanecía esquivo para la ciencia.

Los científicos habían publicado con anterioridad una nueva teoría que afirmaba que, bajo ciertas condiciones, el metal debería ser capaz de soldar por sí solo las grietas cerradas formadas por el desgaste. Descubrir que esta teoría es cierta fue toda una sorpresa para los investigadores. “Ciertamente no lo estábamos buscando”, comentó Boyce.

Los investigadores compartieron el desarrollo con Michael Demkowicz de la Texas A&M University Engineering, quien recreó el experimento en un modelo informático, demostrando que el fenómeno presenciado en Sandia era el mismo que él había teorizado años antes.

Se necesita más investigación para evaluar si tales procesos de autorreparación podrían convertirse en herramientas prácticas en la fabricación.

“Es probable que la medida en que estos hallazgos sean generalizables se convierta en un tema de investigación exhaustiva. Mostramos que esto sucede en metales nanocristalinos en el vacío. Pero no sabemos si esto también se puede inducir en los metales convencionales en el aire. Espero que este hallazgo aliente a los investigadores de materiales a considerar que, en las circunstancias adecuadas, los materiales pueden hacer cosas que nunca esperábamos”, concluyó Demkowicz.

“Lo que hemos confirmado es que los metales tienen su propia capacidad intrínseca y natural para curarse a sí mismos, al menos en el caso de daño por fatiga a nanoescala”, dijo Boyce.

Si bien aún se desconoce mucho sobre la autoreparación de los materiales, los científicos creen que un proceso conocido como soldadura en frío puede haber jugado un papel clave. Veamos lo que nos depara el futuro.

Referencia:

“Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding” by Christopher M. Barr, Ta Duong, Daniel C. Bufford, Zachary Milne, Abhilash Molkeri, Nathan M. Heckman, David P. Adams, Ankit Srivastava, Khalid Hattar, Michael J. Demkowicz and Brad L. Boyce, 19 July 2023, Nature.

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