15.01.2020 - Iowa State University of Science and Technology

Los ingenieros desarrollan 'metales camaleónicos' que cambian las superficies en respuesta al calor

Al igual que un camaleón cambia el color de su piel en respuesta a su entorno, los ingenieros han encontrado una forma para que el metal líquido - y potencialmente el metal sólido - cambie la estructura de su superficie en respuesta al calor.

El tratamiento de partículas de aleaciones metálicas líquidas con calor hace que éstas se vuelvan ásperas en sus superficies con esferas diminutas o nanocables, informaron los ingenieros de la Universidad Estatal de Iowa en un artículo que aparece en la portada de la edición del 2 de enero de la revista Angewandte Chemie.

Controle el calor y podrá controlar los patrones de la superficie, dijo Martin Thuo, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales de la Estatal de Iowa, cofundador de la nueva empresa Ames SAFI-Tech Inc. y autor principal del artículo.

¿Y a qué podría llevar ese patrón de superficie afinable?

La tecnología podría "inspirar el diseño de sistemas de aleación 'inteligentes' que evolucionen los patrones de la superficie y su composición con la temperatura (o estímulos análogos) para aplicaciones que van desde la detección hasta la catálisis", escribieron Thuo y su equipo de investigación en su artículo.

Los coautores del documento son Andrew Martin y Winnie Kiarie, estudiantes de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad de Iowa; y Boyce Chang, becario de postdoctorado en la Universidad de California en Berkeley, que obtuvo su doctorado en la Universidad de Iowa.

El equipo de investigación comenzó con una aleación metálica líquida de galio, indio y estaño sintetizada en partículas cubiertas con una capa lisa de óxido que ha sido químicamente estabilizada. A medida que las partículas se calientan, la superficie se espesa y se endurece y comienza a comportarse más como un sólido.

Eventualmente la superficie se rompe, permitiendo que el metal líquido del interior salga a la superficie. El más reactivo, el galio, se abre paso primero. Más calor trae el indio a la superficie. Y el calor más alto - unos 1.600 grados Fahrenheit - hace que salgan los ramilletes de estaño.

Este movimiento desde la capa inferior hasta la superficie permite que una partícula de metal líquido "invierta continuamente su composición bajo estímulos térmicos", escribieron los investigadores en el artículo.

"Las partículas están respondiendo a un cierto nivel de calor y liberando un elemento específico basado en la temperatura, de la misma manera que un camaleón responde al color de su entorno", dijo Thuo. "Por eso decimos que son metales camaleónicos, pero que responden al calor, no al color como el reptil".

Kiarie dijo que las partículas de metal están respondiendo a un ambiente muy controlado - el tiempo, la temperatura y los niveles de oxígeno son cuidadosamente controlados por los investigadores.

Esto permite a los investigadores predecir y programar la textura exacta de la superficie de las partículas.

Martin dijo que la tecnología podría ser usada para afinar el desempeño de un metal como catalizador o su habilidad para absorber compuestos.

Los investigadores también dicen que la tecnología funcionará con otras aleaciones metálicas.

"Esto no es exclusivo de estos materiales", dijo Thuo. "Este es un comportamiento de los metales en general. Otros metales sujetos al mismo tratamiento deberían hacerlo. Esta es una propiedad universal de los metales".

Eso podría hacer de los metales camaleónicos una tecnología muy interesante y útil: "Cuando se habla de materiales inteligentes, me vienen a la mente los polímeros", dijo Thuo. "Pero los metales también pueden hacer esto. Pero es una gran bestia, sólo hay que saber domesticarla".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

Iowa State University of Science and Technology

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