No es ciencia ficción: prueban un metal que se repara solo
En la película “Terminator 2: El juicio final” de 1991, un androide que viaja en el tiempo y cambia de forma llamado T-1000 estaba hecho de un metal líquido y tenía una cualidad única: cuando era alcanzado por explosiones o balas, se reparaba solo.
El metal autorreparable sigue siendo solo ciencia ficción, ¿verdad? Aparentemente no.
Científicos revelaron el miércoles cómo unas piezas de platino y cobre puros restauraron espontáneamente las grietas causadas por fatiga del material durante experimentos a nanoescala, diseñados para estudiar cómo se forman y se propagan esas fisuras en el metal sometido a tensión.
Los expertos expresaron optimismo de que la característica se pueda diseñar en metales para fabricar maquinaria y estructuras de autorreparación en un futuro relativamente cercano.
La fatiga del material ocurre cuando el metal, incluidas las piezas de las máquinas, los vehículos y las estructuras, sufren hendiduras microscópicas tras haber estado expuestos a movimientos reiterados, un daño que tiende a empeorar con el tiempo.
La fatiga del material puede causar fallas catastróficas en áreas que incluyen la aviación -motores a reacción, por ejemplo- y la infraestructura, como los puentes y otras estructuras.
En los experimentos en la instalación gubernamental de Sandia National Laboratories, en Nuevo México, los investigadores utilizaron una técnica que tiraba de los extremos de diminutas piezas de un metal unas 200 veces por segundo. Inicialmente, se formó una grieta que se extendió.
Pero alrededor de 40 minutos después del experimento, el metal se fusionó de nuevo. Los investigadores llamaron a esta reparación “soldadura en frío”.
“Es un proceso metalúrgico que se sabe que ocurre cuando dos superficies de metal relativamente lisas y limpias se juntan para reformar los enlaces atómicos”, dijo Brad Boyce, científico de materiales de Sandia National Laboratories, quien ayudó a dirigir el estudio publicado en la revista Nature.
“A diferencia de los robots de autorreparación en la película ‘Terminator’, este proceso no es visible a escala humana. Ocurre a nanoescala y todavía tenemos que poder controlarlo”, agregó.
Las piezas de metal tenían unos 40 nanómetros de espesor y unos pocos micrómetros de ancho. Si bien la reparación se observó en los experimentos solo en platino y cobre, Boyce dijo que las simulaciones indicaron puede ocurrir en otros metales y que es “totalmente plausible” que aleaciones como el acero puedan exhibir esta cualidad. “Es posible imaginar materiales adaptados para aprovechar este comportamiento”, dijo.
“Dado este nuevo conocimiento, puede haber estrategias alternativas de diseño de materiales o enfoques de ingeniería que podrían diseñarse para ayudar a mitigar la falla por fatiga. Además, esta nueva comprensión puede arrojar luz sobre el daño por fatiga en estructuras existentes, mejorando nuestra capacidad para interpretar y predecirlas”, explicó.
En el pasado, los científicos han creado algunos materiales de autorreparación, en su mayoría plásticos. El coautor del estudio, Michael Demkowicz, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad Texas A&M, predijo la autorreparación en el metal hace una década.
Demkowicz pensó, correctamente, que bajo ciertas condiciones someter el metal a una tensión que normalmente debería empeorar las grietas relacionadas con la fatiga podría tener el efecto contrario.
“Mi conjetura ahora es que las aplicaciones tangibles de nuestros hallazgos tardarán otros 10 años en desarrollarse”, sostuvo.
“Cuando hice mis predicciones por primera vez, algunos miembros de la prensa dijeron que estaba trabajando en un T-1000. Eso sigue siendo ciencia ficción“, dijo Demkowicz.
“Pero al final de (la serie de televisión) ‘Battlestar Galactica’, la tripulación adaptó la tecnología Cylon (una carrera de robots ficticia) para ayudar a reparar el daño por fatiga en su nave, haciendo que el metal se comportara más como un tejido orgánico que puede curarse a sí mismo de sus heridas”.
“Yo diría que en lo que estamos trabajando es más parecido al ejemplo de ‘Battlestar Galactica'”, expresó.
La autorreparación se observó en un entorno muy específico utilizando un dispositivo llamado microscopio electrónico.
“Una de las grandes preguntas que quedan abiertas del estudio es si el proceso también ocurre en el aire, no solo en el entorno de vacío del microscopio.
Pero incluso así, todavía tiene ramificaciones importantes para estudios sobre la fatiga en vehículos espaciales o aquella asociada con grietas subterráneas que no están expuestas a la atmósfera”, dijo Boyce.