Conocido por muchos como alambre muscular o metal de memoria, Las aleaciones con memoria de forma son materiales que se pueden doblar o deformar, y luego volver a su forma original cuando se aplica calor. Si bien la gente está más familiarizada con el material en monturas de gafas "irrompibles", estas aleaciones también se utilizan como amortiguadores de vibraciones, actuadores, y sensores en aplicaciones de alta tecnología como las industrias aeroespacial y automotriz, dispositivos médicos, e ingeniería civil.

Los sistemas de bombeo de calor son otro uso potencial de las aleaciones con memoria de forma, aprovechando su efecto elastocalórico, que es un efecto de enfriamiento que ocurre cuando las fuerzas mecánicas actúan cíclicamente sobre la aleación. Los científicos del Laboratorio Ames creen que los sistemas de bombeo de calor diseñados de esa manera podrían conducir a sistemas más ecológicos, sistemas de refrigeración y HVAC más eficientes desde el punto de vista energético que los modelos de compresión de gas disponibles actualmente.

Para esa aplicación, Las aleaciones con memoria de forma necesitan "recordar" su forma original con mayor precisión, por períodos de tiempo más largos, a través de muchos ciclos repetidos.

"La aplicación de aleaciones con memoria de forma (SMA) depende de lo que se llama transición de fase martensítica, que transfiere calor de un lado a otro muchas veces, idealmente sin ninguna degradación del ciclo de calor, como el agrietamiento, "dijo Lin Zhou, científico del Laboratorio Ames. "Para comprender por qué ocurre esa degradación y encontrar formas de mejorar las SMA para aplicaciones del mundo real, debemos mirar la microestructura de estos materiales ".

Los investigadores compararon dos SMA a base de cobre de la misma composición pero fabricados de manera diferente:después del recocido, las muestras se enfriaron a diferentes velocidades. Luego, ambas muestras se calentaron dentro del microscopio electrónico de transmisión (TEM), para que los científicos pudieran observar la transición de la fase martensítica en tiempo real.

La muestra enfriada rápidamente se transformó a una temperatura más baja y con mejor "memoria" que la muestra enfriada más lentamente. Los investigadores atribuyeron esto a la formación de pequeños puntos ricos en níquel que aparecieron en la muestra enfriada lentamente. que cambió la ruta de transición de fase y afectó negativamente el rendimiento de la aleación.

"Esos precipitados ricos en Ni cambian la composición de la aleación de la matriz y hacen que la transición de fase sea más difícil de revertir, por lo tanto, el bucle de energía es menos confiable, ", dijo Zhou." Es este tipo de información la que nos ayudará a fabricar mejores SMA ".

La investigación se analiza con más detalle en el documento, "Análisis TEM in situ del mecanismo de transformación de fase de una aleación con memoria de forma Cu ‒ Al ‒ Ni, "escrito por Tae-Hoon Kim, Gaoyuan Ouyang, Jonathan D. Poplawsky, Matthew J. Kramer, Valery I. Levitas, Jun Cui, y Lin Zhou; y publicado en El diario de aleaciones y compuestos .