Los materiales magnéticos están en todas partes:en motores, turbinas de viento, dispositivos electrónicos y refrigeradores, por lo que los materiales con mejores propiedades magnéticas son muy deseables. Los investigadores de TU Delft Biswanath Dutta y Fritz Körmann del departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales han revelado un mecanismo para mejorar las propiedades magnéticas de una clase relativamente nueva de aleaciones multicomponente conocidas como HEA. Su trabajo se publica esta semana en Materiales funcionales avanzados .

Las aleaciones de alta entropía (HEA) se propusieron por primera vez hace unos 15 años y desde entonces, han despertado mucho interés dentro de la comunidad científica de materiales debido a su excelente físico, propiedades mecánicas y funcionales, p. ej. mayor fuerza, propiedades magnéticas prometedoras, y mejor resistencia a la oxidación y corrosión. “El objetivo de este proyecto era encontrar nuevos mecanismos con los que pudiéramos mejorar las propiedades magnéticas de un HEA, "dice Dutta." Y para hacer esto, tienes que jugar con la química, así que cambia la composición de la aleación ".

A diferencia de las aleaciones tradicionales, que generalmente constan de un componente principal con una pequeña cantidad de otro elemento agregado, p. acero, que es una aleación de hierro mezclada con 1% de carbono, Los HEA constan de cinco o más elementos en proporciones más o menos iguales. En este estudio, el equipo jugó con la composición de un FeCoNiMnCu HEA, que contiene hierro, cobalto, níquel, manganeso y cobre. "Nuestros colegas del Max-Planck-Institut für Eisenforschung en Alemania calentaron este material a una temperatura fija particular durante diferentes períodos de tiempo, "dice Dutta." Y notaron dos cosas:una fue que calentar el HEA durante 240 horas mejoró sus propiedades magnéticas. Y dos, que dentro del material, los diferentes elementos se segregaron en diferentes regiones dentro de la aleación ".

Usando esta información, Dutta realizó simulaciones teóricas y finalmente pudo explicar por qué, después de un calentamiento prolongado, obtienes propiedades magnéticas mejoradas:"Al cobre no le gusta hacer una mezcla sólida y homogénea con los otros elementos y, por lo tanto, cuanto más se calienta la muestra, cuanto más intenta separarse el cobre de los otros cuatro elementos, que conduce a diferentes regiones con diferentes composiciones, por ejemplo, una región rica en hierro-cobalto y una región rica en cobre. "Estas diferentes regiones tienen volúmenes desiguales que causan lo que se conoce como estrés de coherencia entre un volumen mayor y uno menor". Y si una de estas regiones es particularmente importante para las propiedades magnéticas, una expansión de volumen puede mejorar esas propiedades magnéticas ".

Entonces, de hecho, hay dos mecanismos en funcionamiento aquí:uno es la formación de dos regiones con diferentes composiciones químicas, un fenómeno conocido técnicamente como descomposición espinodal, y el otro factor es la diferencia resultante en el volumen y, por lo tanto, el estrés de coherencia entre las diferentes regiones.

Con una mejor comprensión de estos mecanismos, los investigadores pueden comenzar a investigar otros HEA magnéticos y aleaciones multicomponente para determinar si este mismo comportamiento ocurre provocando una mejora en sus propiedades magnéticas. "Este concepto de intentar mejorar las propiedades magnéticas mediante la descomposición espinodal es muy nuevo, "dice Dutta, "Y estos nuevos mecanismos nos ayudarán a encontrar nuevo material magnético para su uso potencial en, por ejemplo, sistemas de refrigeración basados ​​menos en gases y más en materiales magnéticos de estado sólido que serán mucho más respetuosos con el medio ambiente ".