Investigadores de la UPV / EHU-Universidad del País Vasco han explorado las propiedades de superelasticidad a escala nanométrica basándose en el cizallamiento de pilares de aleación hasta su tamaño nanométrico. En el artículo publicado en Nanotecnología de la naturaleza , los investigadores encontraron que por debajo de una micra de diámetro, el material se comporta de manera diferente y requiere una tensión mucho mayor para que se deforme. Este comportamiento superelástico está abriendo nuevos canales en la aplicación de microsistemas que involucran electrónica flexible y microsistemas que pueden implantarse en el cuerpo humano.

La superelasticidad es una propiedad física mediante la cual es posible deformar un material hasta en un 10 por ciento, que es mucho más alta que la de la elasticidad. Entonces, cuando se aplica tensión a una varilla recta, puede formar una U, y cuando se quita el estrés, la varilla recupera su forma original. Aunque esto ha sido probado en materiales macroscópicos, nadie había podido explorar previamente estas propiedades de superelasticidad en tamaños micrométricos y nanométricos, según José María San Juan, investigador principal del artículo publicado por Nanotecnología de la naturaleza y profesor de la UPV / EHU.

Investigadores del Departamento de Física de la Materia Condensada y Física Aplicada II de la UPV / EHU han observado que el efecto superelástico se mantiene en pequeños dispositivos de una aleación de cobre-aluminio-níquel — Cu-14Al-4Ni, una aleación que muestra superelasticidad a temperatura ambiente.

Los investigadores utilizaron un equipo conocido como haz de iones enfocado. "Es un cañón de iones que actúa como una especie de cuchillo atómico que corta el material, "explica San Juan. Los investigadores construyeron micropilares y nanopilares de esta aleación con diámetros que oscilan entre 2 μm y 260 nm. Aplicaron tensión utilizando un sofisticado instrumento conocido como nanoindentador, que permite aplicar fuerzas extremadamente pequeñas, y luego midieron el comportamiento.

Los investigadores han confirmado y cuantificado por primera vez que en diámetros inferiores a un micrómetro hay un cambio considerable en las propiedades relacionadas con la tensión crítica de superelasticidad. "El material comienza a comportarse de manera diferente y necesita una tensión mucho mayor para que esto suceda. La aleación continúa mostrando superelasticidad pero para tensiones mucho más altas". San Juan destaca la novedad de este aumento del estrés crítico ligado al tamaño, y también destaca que han sabido explicar el motivo de este cambio de comportamiento. "Hemos propuesto un modelo atómico que ilumina por qué y cómo cambia la estructura atómica de estos pilares cuando se aplica una tensión".

Microsistemas que involucran dispositivos y dispositivos electrónicos flexibles que se pueden implantar en el cuerpo humano

El profesor de la UPV / EHU destacó la importancia de este descubrimiento, que abre nuevos canales en el diseño de estrategias de aplicación de aleaciones con memoria de forma para desarrollar microsistemas flexibles y nanosistemas electromecánicos. "La electrónica flexible se utiliza cada vez más en las prendas, calzado deportivo, y en varias pantallas ". También dijo que todo esto es de crucial importancia en el desarrollo de dispositivos de atención médica de laboratorio en un chip que se puedan implantar en el cuerpo humano." Será posible construir microbombas o microactuadores diminutos que puedan ser implantado en un chip, y que permitirá que una sustancia sea liberada y regulada dentro del cuerpo humano para una variedad de tratamientos médicos ".