05/Ene/08

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Espuma metálica con memoria de forma magnética

Desarrollan una espuma metálica ligera y de bajo coste cuya forma puede ser alterada mediante la aplicación de campos magnéticos.

La ligereza y bajo precio son características que se buscan en los materiales comerciales, especialmente cuando esos atributos van unidos a una alta resistencia y otras propiedades, como la posibilidad de recordar la forma original después de haber sido deformados por una fuerza mecánica o magnética.

Todos conocemos los materiales con memoria de forma. Entre las aleaciones más conocidas de este tipo está el nitinol. Una pieza hecha de este material puede someterse a deformación mecánica, pero recupera su forma original si le aplicamos calor. Pero hay otros materiales un poco más sofisticados.

Recientemente Peter Müllner de Boise State University y David Dunand de Northwestern University han desarrollado una nueva clase de materiales consistentes en espumas con memoria de forma magnética.

La espuma metálica consiste en una aleación de níquel, manganeso y galio cuya estructura recuerda a un queso suizo con muchos huecos entre estructuras de material sólido. Estas estructuras tienen una organización granular similar a la del bambú y pueden deformarse hasta un 10% cuando se aplica un campo magnético. En general este porcentaje es el grado al cual el material se puede deformar bajo una carga mecánica, pero en este caso la fuerza proviene de un campo magnético en lugar de una fuerza mecánica. Fuerzas provenientes de campos magnéticos pueden darse en multitud de situaciones industriales o tecnológicas que puede hacer que determinados materiales presenten ciertas ventajas o desventajas.

La aleación recientemente desarrollada, y que aquí exponemos, mantiene su forma cuando el campo magnético se apaga, pero la estructura atómica (sensible magnéticamente) retorna a su estado original si el campo es rotado 90 grados. Este fenómeno es conocido como memoria de forma magnética.

Fabricar monocristales de aleaciones (un cristal no tiene por qué ser transparentes) es demasiado lento y costoso en general y en este caso haría que este material no fuese comercialmente viable. Por esta razón se suelen fabricar aleaciones policristalinas, que contienen muchos granos cristalinos. Los materiales policristalinos no son en general porosos y presentan una resistencia a la deformación escasa debido a las fronteras de grano y a las limitaciones mecánicas. Por el contrario, los monocristales presentan gran resistencia a la deformación al no contener fronteras de grano. En este caso los investigadores, mediante la introducción de huecos, consiguen un material poroso que tiene menos limitaciones mecánicas internas y presenta un grado de resistencia a la deformación razonable.

Para fabricar el nuevo material los investigadores derraman la aleación fundida sobre una pieza porosa de sal de aluminato sódico y la colada rellena los intersticios. Una vez que el material se ha enfriado eliminan la sal químicamente, y ésta deja detrás huecos.

El grado de resistencia después de cada una de las 10 millones de rotaciones de campo a las que se sometieron las muestras es consistente con los mejores actuadores magnéticos. Aunque los investigadores esperan mejorar esta resistencia una vez optimicen la arquitectura de la espuma. Ésta es la primera espuma metálica que exhibe memoria de forma magnética.

La aleación base a partir de la cual se obtiene el nuevo material era ya conocida, pero no era buena para aplicaciones de memoria de forma. El nuevo material amplifica las cualidades de memoria de forma de la aleación base y tiene un gran potencial de aplicación debido a su gran resistencia y ligereza. Entre sus posibles aplicaciones se podrían emplear en la industria del automóvil, en tecnología espacial, es un buen candidato para dispositivos de control de movimiento o para bombas biomédicas que no tengan partes móviles.

Fuente: NeoFronteras. Aportado por Francisco Costantini