Las nanopartículas permiten nuevas combinaciones de metales antes inmiscibles
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Los metales tienen una amplia gama de propiedades. Combinarlos entre sí abre nuevas perspectivas para muchas tecnologías futuras. Sin embargo, algunos metales aún no pueden mezclarse entre sí. En el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), el químico Claus Feldmann utiliza nanopartículas metálicas como mediadoras para crear nuevos tipos de aleaciones. La Fundación Alemana de Investigación (DFG) financia su proyecto con 750.000 euros en cinco años en el marco del Proyecto Reinhart Koselleck para proyectos altamente innovadores y arriesgados.
"Los materiales metálicos son la base de importantes componentes de muchas tecnologías futuras, por ejemplo en los campos de la energía, la electrónica, la automoción y la industria aeroespacial", afirma el profesor Oliver Kraft, Vicepresidente de Investigación, Enseñanza y Asuntos Académicos del KIT. "Con su investigación sobre nanopartículas, Claus Feldmann está sentando las bases de tipos de aleaciones completamente nuevos. Estamos orgullosos de este destacado científico y le felicitamos por haber ganado la máxima dotación de excelencia de la DFG para personas con un proyecto Reinhart Koselleck."
El profesor Claus Feldmann, jefe del grupo de investigación del Instituto de química inorgánica del KIT, investiga "Nanopartículas como lanzaderas para alear metales base inmiscibles", título de su proyecto. Esto significa que las nanopartículas le sirven de mediadoras para unir metales que aún no se han podido mezclar. Al fin y al cabo, el 80% de todos los elementos químicos conocidos son metales. Se caracterizan por su alta conductividad eléctrica, su alta conductividad térmica, su deformabilidad plástica y su brillo metálico. Además, tienen propiedades diferentes, a veces incluso opuestas. La fusión de estos metales podría hacer posibles en el futuro nuevos materiales de alto rendimiento.
El profesor Claus Feldmann utiliza nanopartículas para unir metales que antes no podían mezclarse.
Copyright: Markus Breig, KIT
La velocidad de reacción supera a las nanopartículas
Sin embargo, algunos metales son inmiscibles en fase sólida y no forman bimetales termodinámicamente estables. "Los metales ligeros, por ejemplo, son ligeros, blandos y reactivos. En cambio, los metales duros son duros, tienen un punto de fusión elevado y son inertes. Combinar estas propiedades abre interesantes perspectivas, pero hasta ahora no había sido posible", afirma Feldmann. Él y su equipo utilizan nanopartículas de los metales y están trabajando en forzar cinéticamente una distribución atómico-estática de los metales en las nanopartículas mediante una rápida reducción cerca de la temperatura ambiente en fase líquida. "Esta reacción química dura menos de un segundo, por lo que las nanopartículas no tienen tiempo en absoluto de volver a separarse unas de otras", explica Feldmann. "De este modo, nos aseguramos de que ambos metales estén contenidos en la mezcla en la misma medida y se distribuyan uniformemente".
Los trabajos preliminares con nanopartículas de distintos metales ya han proporcionado al grupo de investigación un acceso único a bimetales antes imposibles. Sus propiedades pueden diferir considerablemente de las de los monometales, por ejemplo en cuanto a reactividad, cristalización y propiedades térmicas.
Nuevos bimetales con propiedades inusuales
Además de la cuestión fundamental de cómo pueden producirse aleaciones de metales base previamente inmiscibles como lanzaderas utilizando nanopartículas bimetálicas, Feldmann también está investigando la posibilidad de establecer bimetales completamente nuevos con propiedades inusuales. Esto podría, por ejemplo, impulsar en el futuro el desarrollo de vidrios metálicos, catalizadores y materiales de alta entropía fabricados a partir de cinco o más elementos. La DFG financia el proyecto Reinhart Koselleck con 750.000 euros a lo largo de cinco años. El proyecto comienza el 1 de junio de 2026.
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