Los metales y aleaciones familiares en nuestra vida diaria presentan cierto grado de elasticidad, lo que significa que pueden volver a su forma original incluso después de someterse a una cierta cantidad de estrés. Los materiales con una gran deformación elástica tienen una gran demanda porque ofrecen una mayor flexibilidad en los artículos deportivos y dispositivos médicos cotidianos.
Un grupo de investigación que experimenta con la composición de estos materiales ha desarrollado una nueva aleación a base de cobre a granel que, según dicen, cuenta con la mayor tensión elástica de tracción a temperatura ambiente hasta la fecha.
Teóricamente, la mayoría de los metales y aleaciones pueden soportar un valor de deformación de alrededor del 10%; pero esto es cuando los metales se reducen a escalas micro o nano. Cuando estos metales están en su forma a granel, como lo son para la mayoría de las aplicaciones prácticas de ingeniería, la deformación elástica cae por debajo del 1%. El acero inoxidable, por ejemplo, tiene una deformación elástica de <0,2%.
La nueva aleación a base de cobre, desarrollada por ingenieros de la Universidad de Tohoku, es notablemente fuerte y presenta una tensión elástica excepcionalmente alta del 4,3 % a temperatura ambiente. El comportamiento de ablandamiento elástico exhibido por el material significaba que la relación entre el esfuerzo de tracción y la deformación no era lineal. Esto significa que no siguió el comportamiento tradicional de la ley de Hooke, que dice que la elasticidad de un objeto es proporcional al estrés aplicado al ser altamente elástico, incluso cuando está sujeto a pequeñas cantidades de estrés.
Para que un metal tenga alta elasticidad, se necesita un módulo de Young bajo, esencialmente el número que revela la facilidad con la que un material puede estirarse y deformarse, y una alta resistencia. Pero en los materiales metálicos convencionales , existe un equilibrio entre estas propiedades.
Sin embargo, el nuevo material mostró de manera única un módulo de Young bajo de <25 GPa y una relación de Poisson grande de 0,47. En otras palabras, el material es muy elástico, incluso cuando se expone a pequeñas cantidades de tensión, y es notablemente fuerte. Además, la preparación de monocristales a granel de la aleación requiere un tratamiento térmico cíclico, un proceso simple que permite que se produzca en masa.
«Nuestra aleación a granel se puede utilizar como materiales de resorte con alta capacidad de recuperación, y también se podría aplicar a dispositivos que emplean sensores mediados por tensión, como la electrónica estirable», dice Sheng Xu, profesor asistente especialmente designado en la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Tohoku. . «El bajo módulo de Young de la nueva aleación se parece a los huesos humanos y, por lo tanto, tiene potencial para su uso en aplicaciones médicas».
A continuación, el grupo de investigación espera realizar ensayos de fatiga funcional de grandes deformaciones elásticas sobre la aleación, algo fundamental para sus aplicaciones prácticas. También están colaborando con industrias relevantes para explorar más posibilidades de aplicación de la aleación.
Fuente: inceptivemind