La capacidad de las aleaciones con memoria de forma, utilizado como material para stents médicos, para volver a su forma original después de que se suprime un aumento de temperatura en tamaños de grano nanométricos debido a los efectos relacionados con la mayor proporción de límites de grano, según un modelo matemático desarrollado por investigadores de A * STAR. Este hallazgo ayuda a explicar la pérdida de memoria de forma y aumenta nuestra comprensión de los materiales con memoria de forma nanocristalinos. lo que conducirá a mejoras en el diseño de dichos dispositivos.

"Las aleaciones con memoria de forma se utilizan comúnmente como materiales para stents médicos debido a su interesante memoria de forma y propiedades mecánicas, y también en otras aplicaciones biomédicas y de ingeniería, "dice el investigador principal, Rajeev Ahluwalia, del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento.

La memoria de forma se refiere a la capacidad de un material para volver a su forma original, generalmente por calentamiento, después de grados relativamente grandes de deformación. Esta recuperación de forma ocurre porque los átomos en la estructura cristalina del material cambian sus disposiciones relativas cuando hay una disminución de la temperatura. y volver a sus sitios originales al recalentar. Este tipo de transformación 'martensítica' puede ser extremadamente útil en diversas aplicaciones, pero experimentalmente se ha encontrado que esta transformación se suprime a medida que los granos de cristal constituyentes se acercan a las dimensiones a nanoescala. Esto reduce potencialmente la aplicabilidad de las aleaciones con memoria de forma a pequeñas escalas.

Ahluwalia y su equipo desarrollaron un modelo matemático para la transformación martensítica que reproduce con éxito la supresión de la transformación observada experimentalmente en estos materiales (ver imagen).

"Nuestro modelo muestra que esta supresión de la transformación martensítica se puede atribuir a los efectos de los límites del grano, "explica Ahluwalia." Los límites de los granos pueden imponer una penalización de energía durante la transformación, suprimir la transformación localmente en los límites de grano, y que conduce a la supresión completa de la transformación en granos pequeños por debajo de un tamaño de grano crítico ".

Si bien se muestra que la transformación inducida por la temperatura se suprime en el régimen de nanogranos, Los hallazgos del equipo también explicaron la reducción en la "histéresis mecánica", la diferencia en cómo un material se deforma bajo una fuerza dada dependiendo de si se carga o descarga, a medida que disminuye el tamaño del grano. Esto implica una pérdida de energía reducida y una fatiga mecánica reducida, propiedades deseables que se pueden obtener disminuyendo el tamaño de grano.

"Comprender la causa detrás de estos comportamientos interesantes en tamaños de grano pequeños nos brinda un medio para diseñar microestructuras de materiales para que tengan propiedades deseables, "dice Ahluwalia.