La instalación MIAMI-2 — Microscopios y aceleradores de iones para investigaciones de materiales — ha ayudado al Dr. Matheus Tunes a investigar una nueva aleación que endurecerá el aluminio sin aumentar su peso significativamente.

Las naves espaciales lanzadas desde la Tierra deben ser ligeras, pero aún tienen la cantidad adecuada de combustible para verlos alcanzar la órbita. Si es demasiado pesado la cantidad de combustible necesaria sería prohibitiva. Una vez fuera del campo magnético protector de la Tierra, un vehículo puede estar expuesto a cantidades potencialmente destructivas de radiación solar, que se vuelve más importante para cualquier misión de larga duración, como a Marte.

Hacer naves espaciales de aluminio es una solución, ya que el aluminio es un material ligero pero resistente. Las aleaciones ayudan al aluminio a endurecerse mediante el fortalecimiento de la precipitación, pero la radiación encontrada en el espacio puede disolver los precipitados endurecidos con consecuencias potencialmente desastrosas y fatales para los astronautas.

Pero la investigación llevada a cabo en MIAMI-2 en asociación con Montanuniversitaet Leoben (MUL) en Austria ha descubierto que un precipitado endurecedor particular de una nueva aleación de aluminio, desarrollado por un grupo de metalúrgicos dirigido por el profesor Stefan Pogatscher (MUL), no se disuelve. cuando se bombardea con radiación de partículas en comparación con los datos existentes sobre irradiación de aleaciones de aluminio convencionales.

El resultado es una aleación con una fase de endurecimiento resistente a la radiación llamada fase T, que tiene una estructura cristalina compleja de Mg32 (Zn, Al) 49. La investigación dio lugar a un artículo que se ha publicado en la prestigiosa revista Advanced Science, junto con una llamativa funda.

"La idea del papel era probar estas nuevas aleaciones utilizando las instalaciones de MIAMI, porque podemos someter la aleación a la radiación de partículas energéticas y, al mismo tiempo, controlar el efecto de esta radiación en la microestructura de la aleación con un microscopio electrónico de transmisión ", dice Matheus.

"Monitoreamos la señal cristalográfica de la fase T a medida que aumentaba la radiación y observamos que, en comparación con otras aleaciones de aluminio convencionales, la aleación que desarrollamos era tolerante a la radiación, lo que significa que la fase de endurecimiento no se disuelve con altas dosis de radiación.

"Arroja luz sobre un nuevo campo de investigación muy interesante que llamamos 'materiales espaciales prototípicos para entornos de radiación estelar'. Un reactor nuclear también es un entorno extremo, como es el sol con los ciclos solares, pero las inestabilidades dinámicas en el sol, como las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal, son más extremas que cualquier otra cosa en la Tierra. El sol es un reactor de fusión nuclear muy eficiente y un acelerador de partículas de alta energía ".

Dr. Graeme Greaves, Investigador senior en MIAMI Facility, agrega, "cuando Matt vino a nosotros desde Brasil como estudiante de posgrado, siempre estaba buscando nuevos proyectos y creó una serie de nuevas colaboraciones, y estoy muy feliz de que, dado que comienza la siguiente parte de su carrera en Austria y se expande a nuevas áreas, continúa colaborando con nosotros aquí en las instalaciones de MIAMI, siendo este proyecto de aleaciones de aluminio sólo un ejemplo ".

Con misiones tripuladas a la luna y a Marte que se están planificando actualmente, Las ventajas de las naves espaciales que son lo suficientemente ligeras para lanzarse y resistir la radiación para proteger a sus tripulaciones son claras. Siguiente en la agenda de Matheus, Graeme y sus colegas deben averiguar por qué la aleación se comporta de la forma en que lo hace y qué beneficios adicionales podría haber.

"Estoy particularmente orgulloso de haber terminado mi doctorado en Huddersfield, Ahora me mudé a Austria, pero sigo trabajando con Graeme, Matheus añade:"Tenemos una colaboración activa y 2021 será un año ajetreado para el proyecto conjunto de investigación de materiales espaciales Huddersfield-Leoben".

"Descubrimos que la fase T es tolerante a la radiación, pero no hemos descubierto por qué es así. Tenemos una idea que involucra la complejidad química de la fase que creemos que podría conducir a una investigación muy interesante. Esperamos poder hacer una contribución importante a una mayor exploración humana del espacio ".