El primer metal que aumenta su rigidez cuando se calienta abre la puerta a nuevos usos en ingeniería aeroespacial

Como alguno de los mejores descubrimientos en ciencia, el de este material fue por accidente. Desde la Universidad de la ciudad de Hong Kong han descubierto la primera aleación que cuando se calienta es capaz de mantener su rigidez, con una disipación de energía casi nula.

Lo habitual en los metales es que cuando se calientan se vuelven más blandos. No ocurre lo mismo con la "aleación Elinvar de alta entropía", nombre que recibe este material que ya apunta hacia la ingeniería aeroespacial como sector que podría aprovechar esta curiosa capacidad.

Una aleación que se diferencia de todas las conocidas hasta la fecha

Su fórmula es C_o25N_i25(HfTiZr)₅₀. El Elinvar es una aleación de acero al níquel que se caracteriza por tener un módulo de elasticidad que no varía significativamente con los cambios de temperatura. Su origen surge en 1920 pero ha sido ahora cuando el equipo del Dr. Yang ha detectado su comportamiento y se ha publicado la investigación en la revista Nature.

"Cuando esta aleación se calienta a 1.000 K, es decir, 726,85 °C, o incluso más, es tan rígida o incluso ligeramente más rígida que a temperatura ambiente y se expande sin ninguna transición de fase notable. Esto cambia nuestro conocimiento de los libros de texto, ya que los metales generalmente se ablandan cuando se expanden bajo el calor", explica el profesor, que apunta que descubrieron el fenómeno en 2017 y lo han estado estudiando hasta ahora.

Mientras todas las aleaciones conocidas reducen su rigidez a medida que se aumenta la temperatura, en el caso del Elinvar de alta entropía se mantiene invariable. Al menos hasta los 1.000 K de temperatura donde se ha comprobado.

La explicación a este material parece ser la estructura interna, con una barrera de energía muy alta contra los movimientos de dislocación. Debido a esto, el límite de deformación elástica es muy alto y su capacidad de almacenar energía es de casi el 100%, lo que deriva en su rigidez.

El material se conocía desde hace un tiempo, pero ahora han desarrollado hasta tres modelos atómicos diferentes para la misma aleación y han comparado sus propiedades. Una vez estudiado, los investigadores han patentado el descubrimiento. "Dado que la elasticidad no disipa energía y, por lo tanto, no generará calor, lo que puede provocar el mal funcionamiento de los dispositivos, esta aleación superelástica será útil en dispositivos de alta precisión, como relojes y cronómetros", explican.

También la ingeniería aeroespacial podría beneficiarse de este material. Por ejemplo en la luna, donde se tienen temperaturas de entre 122 ºC y -232 ºC. El Elinvar podría ser un interesante material a la hora de crear los cronómetros mecánicos de las misiones espaciales.

Más información | Nature