Científicos descubren la capacidad natural de los minerales para autorrepararse

Ante los desafíos de durabilidad de los materiales, un descubrimiento reciente podría cambiar nuestro enfoque: un metal autorreparable. Este avance, basado en la capacidad intrínseca de los metales para repararse a sí mismos, podría extender la vida útil de los componentes en varios sectores, incluido el aeroespacial. Sin embargo, aún quedan desafíos, incluida la optimización y el control de este proceso, así como su ampliación.

En un mundo donde la innovación es la palabra clave, los investigadores buscan nuevas soluciones para enfrentar los desafíos de nuestro tiempo. Uno de esos desafíos es la durabilidad de los materiales, que es un tema crítico para muchos sectores industriales.

Recientemente, un equipo de investigación de Sandia National Laboratories y Texas A&M University hizo un descubrimiento que puede cambiar nuestra comprensión de los minerales tal como los conocemos: el mineral autorreparable.

Si este fenómeno pudiera explotarse ampliamente, marcaría el comienzo de una revolución tecnológica en la que los motores, puentes y aeronaves autorregenerables podrían revertir el daño causado por el desgaste, haciéndolos más seguros y duraderos. El trabajo ha sido publicado en la revista naturaleza.

Comprender el concepto de curación.

Lejos de ser un concepto sacado de una novela de ciencia ficción, un mineral autorreparable es una realidad tangible, provocada por un proceso natural. De hecho, los minerales tienen una capacidad intrínseca para repararse a sí mismos. Esta propiedad fue destacada por investigadores que notaron que, bajo la influencia del estrés, los minerales pueden desarrollar microfisuras.

Estas pequeñas grietas, aunque diminutas, pueden considerarse lesiones en el material. Sin embargo, en lugar de empeorar o permanecer estables, estas fisuras se cierran solas. Este fenómeno, conocido como «soldadura en frío», es en cierto modo un proceso de curación que el metal realiza por sí solo, sin ninguna interferencia externa.

Es un mecanismo natural que permite que un metal mantenga su integridad estructural frente a los esfuerzos a los que se ve sometido. Este descubrimiento, que revela una nueva faceta de la naturaleza de los minerales, abre nuevos horizontes para el futuro de la ingeniería de materiales.

Ver los minerales bajo una nueva luz y de una manera improvisada

¡Pero cabe señalar que este descubrimiento se hizo por casualidad! Efectivamente, los autores solo querían evaluar cómo se forman y propagan las grietas a través de una nanopartícula de platino. Para hacer esto, utilizaron tecnología de microscopía electrónica especializada que habían desarrollado para observar las consecuencias del estrés mecánico, que consiste en tirar de los extremos de una pieza de metal repetidamente, 200 veces por segundo.

La escala nanométrica, hasta la mil millonésima parte de un metro, es tan pequeña que permite observar fenómenos a nivel de átomos y moléculas. A esta escala, los investigadores pudieron observar la formación y el cierre de microfisuras, revelando así el proceso de autorreparación del mineral.

Sorprendentemente, unos 40 minutos después del experimento, el daño se revirtió. Un extremo del corte se fusionó como si quisiera volver sobre sus pasos, sin dejar rastro de la vieja herida. Con el tiempo, la grieta se renovó en una dirección diferente.

Estas observaciones, posibles gracias al desarrollo de tecnologías de observación, mostraron que los minerales tienen la capacidad de «curarse» a sí mismos de forma independiente, sin necesidad de intervención externa.

Implicaciones para el descubrimiento

La autoreparación de metales desafía nuestra comprensión tradicional de los metales y abre la puerta a nuevas aplicaciones potenciales en diversos campos de la ingeniería y la tecnología. Como se afirma en un comunicación Brad Boyce, científico de materiales en Sandia: Desde las uniones de soldadura en nuestros dispositivos electrónicos hasta los motores de nuestros vehículos y los puentes sobre los que caminamos, estas estructuras a menudo fallan inesperadamente debido a la carga cíclica que hace que comiencen a agrietarse y finalmente a romperse. «.

Agregar : » Cuando fallan, tenemos que lidiar con costos de reemplazo, pérdida de tiempo y, en algunos casos, lesiones o algo peor. El impacto económico de estos fracasos se mide en cientos de miles de millones de dólares cada año para los Estados Unidos. «.

De hecho, en la industria aeroespacial, donde los materiales están sujetos a un estrés extremo, el uso de metales autorreparables puede extender la vida útil de los componentes y reducir los costos de mantenimiento.

A pesar de la emoción que despertó este descubrimiento, no se hizo nada. De hecho, los investigadores hasta ahora solo han observado y estudiado el fenómeno en la superficie. Todavía necesitan entender cómo mejorar este proceso de autocuración y cómo controlarlo. Además, queda por determinar si esta propiedad se puede reproducir a gran escala.

El descubrimiento de la capacidad de autocuración de los minerales sigue siendo otro paso hacia un futuro más sostenible. Al extender la vida útil de los materiales y reducir la necesidad de reemplazo frecuente, podemos reducir nuestra huella ambiental y avanzar un poco más rápido hacia un futuro más verde.

fuente : naturaleza