Los vidrios metálicos, aleaciones que carecen de la estructura cristalina que normalmente se encuentra en los metales, son un objetivo de investigación emocionante para aplicaciones tentadoras. incluidas las articulaciones artificiales y otros dispositivos de implantes médicos. Sin embargo, las dificultades asociadas con la predicción de la cantidad de energía que liberan estos materiales cuando se fracturan están frenando el desarrollo de productos a base de vidrio metálico.

Recientemente, un par de investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, Nueva York, desarrolló una nueva forma de simular a nivel atómico cómo se comportan los vidrios metálicos al fracturarse. Esta nueva técnica de modelado podría mejorar el diseño de materiales asistido por computadora y ayudar a los investigadores a determinar las propiedades de los vidrios metálicos. El dúo informa sus hallazgos en el Revista de física aplicada .

"Hasta ahora, sin embargo, no ha habido una forma viable de medir una calidad conocida como 'energía de fractura, 'una de las propiedades de fractura más importantes de los materiales, en simulaciones a nivel atómico, "dijo Yunfeng Shi, un autor en el papel.

La energía de fractura es una propiedad fundamental de cualquier material. Describe la energía total liberada, por unidad de área, de las superficies de fractura recién creadas en un sólido. "Conocer este valor es importante para comprender cómo se comportará un material en condiciones extremas y poder predecir mejor cómo fallará cualquier material, "dijo Binghui Deng, otro autor en el papel.

En principio, cualquier aleación puede convertirse en un vidrio metálico controlando las condiciones de fabricación, como la velocidad de enfriamiento. Para seleccionar el material apropiado para una aplicación en particular, Los investigadores necesitan saber cómo funcionará cada aleación bajo estrés.

Para comprender cómo se comportan las diferentes aleaciones en diferentes condiciones, los investigadores utilizaron una herramienta computacional llamada dinámica molecular. Este método de modelado por computadora explica la fuerza, posición y velocidad de cada átomo en un sistema virtual.

Además, Los cálculos del modelo se actualizan constantemente con información sobre cómo se extienden las fracturas a lo largo de una muestra. Este tipo de aprendizaje informático heurístico puede aproximarse mejor a las condiciones del mundo real teniendo en cuenta los cambios aleatorios, como las fracturas en un material.

Su modelo explica la compleja interacción entre la pérdida de energía elástica almacenada de una fractura en erupción, y cuánto compensa la pérdida de energía el área de superficie recién creada de la grieta.

"El diseño de materiales asistido por computadora ha desempeñado un papel importante en la fabricación y está destinado a desempeñar un papel mucho más importante en el futuro, "Dijo Shi.