(Phys.org) —En una primicia mundial, un equipo de investigadores de Australia, China y los EE. UU. Han creado un compuesto metálico súper fuerte aprovechando las extraordinarias propiedades mecánicas de los nanocables.

Coautor y director de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Química de la Universidad de Australia Occidental, El profesor de Winthrop Yinong Liu, dijo que el trabajo ha superado efectivamente un desafío que ha frustrado a los mejores científicos e ingenieros del mundo durante más de tres décadas, apodado el "valle de la muerte" en el diseño de nanocompuestos.

"Sabemos que los nanocables exhiben propiedades mecánicas extraordinarias, en particular resistencias ultraaltas del orden de varios gigapascales, acercándose a los límites teóricos. Con el rápido desarrollo de nuestra capacidad para producir más variedad, más en cantidad y mejor en forma y tamaño de nanocables, la posibilidad de crear materiales compuestos de ingeniería a granel reforzados por estos nanocables se ha vuelto alta, "Dijo el profesor Liu. Sin embargo, todos los intentos hasta la fecha no han logrado realizar las extraordinarias propiedades de los nanocables en materiales a granel.

El profesor Liu dice que el problema está en la matriz:"En un compuesto de nanocables de matriz metálica normal, cuando tiramos del compuesto a una tensión muy alta, los nanocables experimentarán una gran deformación elástica de varios por ciento. Eso está bien para los nanocables, pero los metales normales que forman la matriz no pueden. Pueden estirarse elásticamente a no más del 1 por ciento. Más allá de eso, la matriz se deforma plásticamente, " él dijo.

La deformación plástica daña la estructura cristalina en la interfaz entre los nanocables y la matriz. A este respecto, las propiedades del compuesto están limitadas por las propiedades de la matriz ordinaria, y no determinado por las extraordinarias propiedades de los nanocables.

"El truco está en la matriz NiTi, "Dijo el profesor Liu." NiTi es una aleación con memoria de forma, un nombre elegante pero no totalmente nuevo. No es más fuerte que otros metales comunes, pero tiene una propiedad especial que es su transformación martensítica. La transformación puede producir una deformación compatible con la deformación elástica de los nanocables sin daño plástico a la estructura del compuesto. Esto efectivamente les da a los nanocables la oportunidad de hacer su trabajo, es decir, soportar la carga alta y ser superfuerte. ¡Con esto hemos cruzado el 'valle de la muerte'! ", Dijo el profesor Liu.

Usando esta idea, los investigadores han creado materiales compuestos que son dos veces más fuertes que los aceros de alta resistencia, que tienen límites de deformación elástica de hasta el seis por ciento, que es de 5 a 10 veces mayor que las deformaciones elásticas de los mejores aceros para muelles disponibles actualmente, y un módulo de Young de ~ 30 GPa, que no tiene parangón con ningún material de ingeniería hasta ahora.

El avance abre la puerta a una gama de aplicaciones nuevas e innovadoras. El módulo de Young muy bajo coincide con el del hueso humano, lo que lo convierte en un material mucho mejor para aplicaciones médicas como implantes, por ejemplo. La capacidad de producir y mantener deformaciones elásticas extremadamente grandes también brinda una oportunidad sin precedentes para la "ingeniería de deformaciones elásticas". lo que podría conducir a mejoras en muchas propiedades funcionales de materiales sólidos, como electrónica, optoelectrónico piezoeléctrico, piezomagnético, Propiedades fotocatalíticas y de detección química.

"Un nanocompuesto de metal transformador con gran tensión elástica, Low Modulus and High Strength "se ha publicado en la revista Ciencias .