El níquel es un metal ampliamente utilizado en la industria manufacturera tanto para procesos industriales como de materiales avanzados. Ahora, Los innovadores de la Universidad de Purdue han creado una técnica híbrida para fabricar una nueva forma de níquel que puede ayudar a la producción futura de dispositivos médicos que salvan vidas. Dispositivos y vehículos de alta tecnología con fuerte protección resistente a la corrosión.

La técnica de Purdue implica un proceso en el que se aplica electrodeposición de alto rendimiento sobre determinados sustratos conductores. El trabajo del equipo de Purdue se publica en la edición de diciembre de Nanoescala .

Uno de los mayores desafíos para los fabricantes de níquel es lidiar con los lugares dentro de los metales donde se cruzan los granos cristalinos. que se conocen como áreas limítrofes. Estos límites de grano convencionales pueden fortalecer los metales para una demanda de alta resistencia.

Sin embargo, a menudo actúan como concentradores de tensión y son sitios vulnerables a la dispersión de electrones y al ataque de corrosión. Como resultado, los límites convencionales a menudo disminuyen la ductilidad, Resistencia a la corrosión y conductividad eléctrica.

Otro tipo específico de límite, mucho menos común en metales como el níquel debido a su alta energía de falla de apilamiento, se llama un límite gemelo. El níquel único en forma de cristal único contiene una estructura gemela ultrafina de alta densidad pero pocos límites de grano convencionales.

Los investigadores de Purdue han demostrado que este níquel en particular promueve la fuerza, ductilidad y mejora la resistencia a la corrosión. Esas propiedades son importantes para los fabricantes de varias industrias, incluida la automotriz, gas, aceite y dispositivos microelectromecánicos.

"Desarrollamos una técnica híbrida para crear recubrimientos de níquel con límites gemelos que son fuertes y resistentes a la corrosión, "dijo Xinghang Zhang, profesor de ingeniería de materiales en la Facultad de Ingeniería de Purdue. "Queremos que nuestro trabajo inspire a otros a inventar nuevos materiales con mentes frescas".

La solución de los investigadores de Purdue es utilizar un sustrato monocristalino como plantilla de crecimiento junto con una receta electroquímica diseñada para promover la formación de límites gemelos e inhibir la formación de límites de granos convencionales. Los límites gemelos de alta densidad contribuyen a una alta resistencia mecánica superior a 2 GPa, una densidad de corriente de corrosión baja de 6,91 × 10 ^-8 Un cm ^-2 , y alta resistencia a la polarización de 516 kΩ.

"Nuestra tecnología permite la fabricación de recubrimientos de níquel nanotwinning con límites gemelos de alta densidad y pocos límites de grano convencionales, lo que conduce a una excelente mecánica, propiedades eléctricas y alta resistencia a la corrosión, sugiriendo una buena durabilidad para aplicaciones en entornos extremos, "dijo Qiang Li, investigador en ingeniería de materiales y miembro del equipo de investigación. "La plantilla y las recetas electroquímicas específicas sugieren nuevos caminos para la ingeniería de límites y la técnica híbrida se puede adoptar potencialmente para producciones industriales a gran escala".

Las aplicaciones potenciales para esta tecnología Purdue incluyen las industrias de semiconductores y automotriz, que requieren materiales metálicos con propiedades eléctricas y mecánicas avanzadas para su fabricación. El níquel nanotwinning se puede aplicar como revestimientos resistentes a la corrosión para el automóvil, industrias de gas y petróleo.

La nueva técnica de níquel híbrido puede integrarse potencialmente en la industria de sistemas microelectromecánicos después de cuidadosos diseños de ingeniería. Los dispositivos médicos MEMS se utilizan en departamentos de cuidados intensivos y otras áreas hospitalarias para monitorear a los pacientes.

Los sensores de presión relevantes y otros componentes funcionales a pequeña escala en MEMS requieren el uso de materiales con estabilidad mecánica y estructural superior y confiabilidad química.