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Investigadores españoles hacen un material 10 veces más resistente que el acero

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid y del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón han creado un supermaterial capaz de soportar una tensión de rotura de 4.500 megapascales (MPa). Esta resistencia del nuevo compuesto, que será dado a conocer en la revista científica Advanced Materials, resulta extraordinaria, pues supone 10 veces la del acero convencional de construcción, que aguanta 400 MPa, y el doble que el mejor acero ultrarresistente que se utiliza para los puentes colgantes, que llega a 2.000 MPa.

FUENTE | El País-Futuro 30/05/2007
 
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Pero es que, además, ensayos anteriores realizados con otros materiales muy similares hacen prever a sus creadores que este compuesto mantendrá también estas propiedades a temperaturas cercanas a los 1.600 grados, cuando el acero deja de servir a más de 700. Es más, según asegura Javier Llorca, catedrático del Departamento de Ciencia de Materiales de la Escuela de Ingenieros de Caminos, la máxima temperatura de trabajo para los materiales estructurales hoy día se sitúa en los 1.200 grados de las superaleaciones de níquel.

"Nosotros nos dedicamos a romper cosas", detalla Llorca en su laboratorio, rodeado de fieltros cerámicos para chalecos antibalas, trozos reventados de blindaje de carros de combate o cañones balísticos que lanzan proyectiles a un kilómetro por segundo contra superficies que luego se usarán en aviones. "Así estudiamos su comportamiento y podemos cambiar su estructura para mejorar sus propiedades", especifica junto a un horno de alta temperatura. Como explica este ingeniero, el nuevo compuesto tiene otra virtud y es que está formado por una mezcla de óxidos: alúmina, circona y YAG. Esto lo convierte en muy duradero, pues no se oxida en procesos de combustión y aguanta, por tanto, mejor la corrosión.

PEQUEÑO Y RESISTENTE

Para crear este supermaterial, los investigadores han seguido uno de los principios de la nanotecnología: "Lo pequeño nos hace más resistentes". Como recalca José Ignacio Pastor, otro de ellos, las propiedades de los materiales cambian al trocearlos y, como ocurre con los óxidos empleados, se pueden volver mucho más fuertes a la tensión de rotura. El nuevo material desarrollado es una mezcla de cristales de un centenar de nanómetros de sección, lo que equivale a una centésima parte del diámetro de un cabello humano. Los ensayos han demostrado, de momento, una resistencia de 4.500 MPa a temperatura ambiente y es ahora cuando deberán comenzar las pruebas a alta temperatura.

La confirmación de estos resultados en este nuevo material nanoeutéctico, que ha supuesto 10 años de trabajo conjunto en Madrid y Zaragoza, resultaría sumamente interesante para la generación de energía y para los motores de combustión. Como indica Llorca, cuando una central térmica calienta agua para generar vapor que luego mueva una turbina, en realidad pierde mucha energía en el proceso. "El rendimiento en la transformación de calor en energía mecánica es muy malo y no supera el 50% en una central eléctrica; esto quiere decir que en una instalación de 10 megavatios, se generan 10 megavatios y otros 10 se echan al río con el sistema de refrigeración", explica. Lo mismo ocurre en el motor de un coche, en el que se transforma en energía mecánica sólo una cuarta parte de cada litro de carburante que se echa al depósito y el resto se malgasta en forma de pérdidas de calor. "La clave para mejorar estos rendimientos consiste en aumentar la máxima temperatura de trabajo y para eso se necesitan una nueva generación de materiales que aguanten temperaturas extremas, como estos 1.600 grados", especifica Pastor. De esta forma, también se emiten menos contaminantes, ya que al incrementar la temperatura se queman mejor todos los residuos de la combustión.

"Existen dos formas de obtener energía no contaminante, una son las fuentes renovables, pero la otra pasa por el desarrollo de esta nueva generación de materiales que sea mucho más resistente a temperaturas extremas", subraya Llorca, quien explica que el grupo dirigido por el profesor de investigación Víctor Orera, del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (CSIC-Universidad de Zaragoza), se ha encargado de su fabricación y caracterización microestructural y el laboratorio de la Politécnica de Madrid de su caracterización mecánica. El crecimiento de los cristales compuestos de circona, alúmina y YAG se realiza por medio de una técnica de fusión por láser, consistente en concentrar mucha energía en una pequeña preforma con la composición exacta del material. "El siguiente paso será ya su producción a escala industrial", comenta el ingeniero. En principio, los óxidos básicos no son caros, por lo que los investigadores consideran que su precio no tendría que ser mayor a otros compuestos fabricados hoy día.

Autor:   Clemente Álvarez



   Enlaces de interés
Círculo de Innovación en Materiales, Tecnología aeroespacial y Nanotecnología madri+d
Marketplace Tecnológico madri+d
Quién es quién en madri+d: Ygnacio Pastor y Javier Llorca


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