El Nanomaterial cambia su fuerza mediante señales eléctricas.
(PhysOrg.com) - Estreno mundial:un material que cambia de fuerza, virtualmente con solo tocar un botón. Esta transformación se puede lograr en cuestión de segundos mediante cambios en la estructura electrónica de un material; así materia dura y quebradiza, por ejemplo, puede volverse suave y maleable. ¿Qué hace que este desarrollo sea revolucionario? es que la transformación se puede controlar mediante señales eléctricas. Esta primicia mundial tiene su origen en Hamburgo. Jörg Weißmüller, un científico de materiales tanto en la Universidad Técnica de Hamburgo como en el Helmholtz Centre Geesthacht, ha llevado a cabo una investigación sobre este innovador desarrollo, trabajando en cooperación con colegas del Instituto de Investigación de Metales en Shenyang, Porcelana.
El investigador del Sarre de 51 años se refirió a su investigación fundamental, que abre la puerta a multitud de aplicaciones diversas, como "un gran avance en las ciencias de los materiales". El nuevo material metálico de alto rendimiento es descrito por el Prof.Dr. Jörg Weißmüller y el científico investigador chino Hai-Jun Jin en el último número de la reconocida revista científica. Ciencias . Sus hallazgos de investigación podrían, por ejemplo, hacer futuros materiales inteligentes con la capacidad de autocuración, suavizando los defectos de forma autónoma.
La firmeza de un huevo cocido se puede ajustar a voluntad durante el tiempo de cocción. Algunas decisiones son, sin embargo, irrevocable:un huevo duro nunca se puede reconvertir en uno suave. Habría menos molestias en la mesa del desayuno si pudiéramos simplemente alternar entre los diferentes grados de firmeza del huevo.
Surgen problemas similares en la fabricación de materiales estructurales como metales y aleaciones. Las propiedades de los materiales se establecen de una vez por todas durante la producción. Esto obliga a los ingenieros a hacer concesiones en la selección de las propiedades mecánicas de un material. Una mayor resistencia se acompaña inevitablemente de una mayor fragilidad y una reducción de la tolerancia al daño.
Profesor Weißmüller, director del Instituto de Física y Tecnología de Materiales de la Universidad Técnica de Hamburgo y también del departamento de Sistemas de Materiales Híbridos en el Helmholtz Centre Geesthacht, declaró:“Este es un punto en el que se están logrando avances significativos. Por primera vez hemos logrado producir un material que, mientras está en servicio, puede alternar entre un estado de comportamiento fuerte y frágil y uno de suave y maleable. Todavía estamos en la etapa de investigación fundamental, pero nuestro descubrimiento puede traer un progreso significativo en el desarrollo de los llamados materiales inteligentes ".
Un matrimonio de agua y metal
Para producir este material innovador, Los científicos de materiales emplean un proceso relativamente simple:la corrosión. Los metales, normalmente metales preciosos como el oro o el platino, se colocan en una solución ácida. Como consecuencia del inicio del proceso de corrosión, se forman diminutos conductos y agujeros en el metal. El material nanoestructurado emergente está impregnado por una red de canales porosos.
El nanomaterial bajo el microscopio electrónico de barrido.
Los poros están impregnados con un líquido conductor, por ejemplo, una solución salina simple o un ácido diluido, y así se crea un verdadero material híbrido de metal y líquido. Es el inusual "matrimonio", como Weißmüller llama a esta unión de metal y agua que, cuando se activa por una señal eléctrica, permite que las propiedades del material cambien con solo tocar un botón.
A medida que los iones se disuelven en el líquido, las superficies del metal se pueden cargar eléctricamente. En otras palabras, las propiedades mecánicas del socio metálico se modifican mediante la aplicación de un potencial eléctrico en el socio líquido. El efecto se remonta a un fortalecimiento o debilitamiento del enlace atómico en la superficie del metal cuando se agregan o retiran electrones adicionales a los átomos de la superficie. La resistencia del material se puede duplicar cuando sea necesario. Alternativamente, el material se puede cambiar a un estado más débil, pero más tolerante al daño, absorbente de energía y maleable.
Las aplicaciones específicas siguen siendo un asunto de futuro. Sin embargo, los investigadores ya están pensando en el futuro. En principio, el material puede crear señales eléctricas de forma espontánea y selectiva, con el fin de fortalecer la materia en regiones de concentración de estrés local. Daño, por ejemplo en forma de grietas, de ese modo podría prevenirse o incluso curarse. Esto ha llevado a los científicos un gran paso más hacia su objetivo de materiales "inteligentes" de alto rendimiento.
