CrCoNi: O MATERIAL MÍAS DURO DO NOSO PLANETA

A aliaxe metálica, feita de cromo, cobalto e níquel, chámase CrCoNi e é o material máis duro do noso planeta. O material é impresionantemente forte, o que significa que resiste a deformación permanente e, ao mesmo tempo, segue sendo extremadamente dúctil, isto é, moi maleable.

"Cando deseñas materiais estruturais, queres que sexan fortes pero tamén dúctiles e resistentes á fractura", dixo nun comunicado o codirector do proxecto Easo George, presidente do Gobernador para Teoría e Desenvolvemento de Aliaxes Avanzadas en ORNL e a Universidade de Tennessee. "Polo xeral, é un compromiso entre estas propiedades. Pero este material é ambas as cousas, e en lugar de volverse quebradizo a baixas temperaturas, vólvese máis resistente".

As aliaxes de alta entropía (HEA) son un grupo de metais que inclúe un subconjunto de CrCoNi. Os HEA están construídos cunha mestura equitativa de cada elemento constituínte, a diferenza de todas as aliaxes actuais, que teñen unha alta proporción dun elemento e adicións máis pequenas doutros elementos.

O novo estudo, publicado na revista Science, científicos do Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) e o Laboratorio Nacional Oak Ridge mediron a dureza máis alta xamais rexistrada de calquera material mentres investigaban unha aliaxe metálica feita de cromo, cobalto e níquel (CrCoNi).

“A dureza deste material preto das temperaturas de helio líquido (20 Kelvin, -253 ºC) é tan alta como 500 megapascais. Nas mesmas unidades, a dureza dunha peza de silicio é un, a estrutura de aluminio dos avións de pasaxeiros é de aproximadamente 35 e a dureza dalgúns dos mellores aceiros é de ao redor de 100. Polo que 500, é un número asombroso”, explicou Robert Ritchie, científico senior da facultade na División de Ciencias dos Materiais de Berkeley Lab e profesor de enxeñería de Chua en UC Berkeley e coautor do traballo.

O material máis resistente do planeta / Robert Ritchie/Berkeley Lab

Os científicos utilizaron difracción de neutróns, difracción de retrodispersión de electróns e microscopía electrónica de transmisión para examinar as estruturas reticulares de mostras de CrCoNi que se fracturaron a temperatura ambiente e 20 K.

Segundo o comunicado, "as imaxes e os mapas atómicos xerados a partir destas técnicas revelaron que a dureza da aliaxe débese a un trío de obstáculos de dislocación que entran en vigor nunha orde particular cando se aplica forza ao material. Pero cando se deforma, a estrutura vólvese moi complicada, e este cambio axuda a explicar a súa excepcional resistencia á fractura", agregou Andrew Minor, director das instalacións do Centro Nacional de Microscopía Electrónica de Molecular Foundry en Berkeley Lab e Profesor de Ciencia e Enxeñería de Materiais en UC Berkeley, así como coautor do traballo.

Este material está a desenvolverse agora para diferentes aplicacións, pero debido ao custo de crealo, os investigadores actualmente considérano un bo candidato para contornas extremas como o espazo profundo.

Aínda que o progreso é emocionante, Ritchie advirte que o uso no mundo real aínda podería estar lonxe, por unha boa razón. “Cando estás a voar nun avión, gustaríache saber que o que che salva de caer 12.000 metros é unha aliaxe de fuselaxe que se desenvolveu hai só uns meses? Ou gustaríalle que os materiais fosen maduros e ben entendidos? É por iso que os materiais estruturais poden tardar moitos anos, mesmo décadas, en ter un uso real”.