La fatiga del metal ocurre cuando el metal, incluidas partes de máquinas, vehículos y estructuras, sufre grietas microscópicas después de estar expuesto a estrés o movimiento repetido, daño que tiende a empeorar con el tiempo. La fatiga del metal puede causar fallas catastróficas en áreas como la aviación (motores a reacción, por ejemplo) y la infraestructura (puentes y otras estructuras).
Metal Rechazado: Curación “Soldadura en Frío”
En experimentos en los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México, los investigadores utilizaron una técnica que tiraba de los extremos de las diminutas piezas de metal unas 200 veces por segundo. Al principio se formó una grieta y se extendió. Pero 40 minutos después del experimento, el metal se fusionó nuevamente. Los investigadores llamaron a esta curación “soldadura en frío”.
“La soldadura en frío es un proceso metalúrgico muy conocido que se produce cuando dos superficies metálicas relativamente lisas y limpias se unen para reformar los enlaces atómicos”, explica Brad Boyce, científico de materiales de Sandia National Laboratories, que colaboró en la dirección del estudio publicado en la revista Naturaleza.
La autocuración ocurre a escala nanométrica.
“A diferencia de los robots que se reparan a sí mismos en la película ‘Terminator’, este proceso no es visible a escala humana. Ocurre a escala nanométrica y aún no hemos podido controlar el proceso”, agregó Boyce.
Las piezas de metal tenían unos 40 nanómetros de espesor y unos pocos micrómetros de ancho. Aunque la curación se observó en los experimentos solo en platino y cobre, Boyce dijo que las simulaciones indicaron que la autorreparación puede ocurrir en otros metales y que es “totalmente plausible” que las aleaciones como el acero puedan exhibir esta cualidad.
“Es posible imaginar materiales adaptados para aprovechar este comportamiento”, dijo Boyce.
“Dados estos nuevos conocimientos, puede haber estrategias alternativas de diseño de materiales o enfoques de ingeniería que podrían diseñarse para ayudar a mitigar la falla por fatiga”. Además, estos nuevos conocimientos pueden arrojar luz sobre las fallas por fatiga en las estructuras existentes, mejorando nuestra capacidad para interpretar y predecir las fallas por fatiga”, agregó Boyce.
La autocuración se observó en un entorno muy específico utilizando un dispositivo llamado microscopio electrónico.
“Una de las grandes preguntas que deja abierta el estudio es si el proceso también ocurre en el aire, no solo en el entorno de vacío del microscopio. Pero incluso si solo ocurre en el vacío, tiene ramificaciones importantes para la fatiga en las naves espaciales, o la fatiga asociada con las grietas del subsuelo que no están expuestas a la atmósfera”, dijo Boyce.
Predicción de autocuración de metales
Los científicos ya han creado algunos materiales de autorreparación, en su mayoría plásticos. Michael Demkowicz, coautor del estudio y profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Universidad de Texas A&M, predijo la autocuración del metal hace una década.
Demkowicz pensó correctamente que, bajo ciertas condiciones, someter el metal a tensiones que normalmente deberían empeorar las grietas por fatiga podría tener el efecto contrario.
“Ahora creo que las aplicaciones tangibles de nuestros descubrimientos tardarán otros 10 años en desarrollarse”, dice Demkowicz.
POCOS (Reuters, NaturalezaSNL)
