Avance en la aleación con memoria de forma: 10 millones de ciclos de plegado antes de fallar

Un equipo de investigadores de la Universidad de Maryland (EE. UU.) Y la Universidad de Kiel (Alemania) ha producido una aleación de metal que se puede deformar y calentar 10 millones de veces antes de fallar, un logro bienvenido para aplicaciones de ciclo alto a largo plazo, como vein stents, válvulas cardíacas artificiales, estructuras de alas de aviones y otros productos donde la deformación estructural reversible repetible y la longevidad son críticas.



Como sugiere el nombre, un Aleación de memoria de forma (SMA) es un material hecho de muchos metales (una aleación) que 'recuerda' su forma original. Cuando está doblado o deformado estructuralmente, la tensión (en forma de calor o corriente eléctrica) hace que el SMA vuelva a su diseño original. Puede ser una transformación violenta o suave, según la aplicación. Esa notable propiedad se deriva de una transición de fase que ocurre dentro del material. Se debe a dos cosas: la composición del metal en sí, y que la energía transferida al sistema bajo distorsiones estructurales no excede los llamados límites de energía de reversibilidad dentro del sistema.

los efecto de memoria de forma fue descubierto en 1963 en un compuesto de titanio y níquel. Esa combinación de metales se ha utilizado desde entonces en SMA estándar. Hasta la fecha, los compuestos de titanio y níquel han encontrado aplicación generalizada en una variedad de campos. Sin embargo, lo que ha limitado las SMA para su adopción generalizada hasta la fecha es doble: fatiga (finalmente fallan) y falta de reversibilidad total (no vuelven exactamente al 100% de su forma original). Esto es problemático para las aplicaciones a largo plazo del mundo real. Por ejemplo, en la industria biomédica, se debe garantizar que un stent venoso (una estructura cilíndrica que mantiene abiertas las venas dañadas) dure indefinidamente, pero que vuelva a su forma original cuando se comprime (deforma).

Ejemplo de una estructura de stent de aleación con memoria de forma - cortesía de Ellacs

Resulta que al agregar algunos otros elementos a la mezcla de titanio y níquel, es posible ajustar sus propiedades mecánicas, bioquímicas y de temperatura (por nombrar solo algunos). El artículo de los investigadores, que se publica en la revista académica Ciencias , Describe cómo, al incrustar pequeñas partículas de impurezas hechas de titanio-cobre (Ti2Cu), los SMA pueden resistir la deformación y la reformación hasta 10 millones de veces. Para el contexto, el récord anterior de ciclos reversibles para una SMA de alto rendimiento es 16.000 veces - lo que lo convierte en una mejora de más de 600 veces, lo cual es bastante notable.

En la búsqueda de SMA de alto rendimiento, los investigadores encontraron que en lugar de utilizar un enfoque compuesto a granel, al usar partículas diminutas de Ti2Cu, que eran compatibles en ambas fases de la aleación (a diferencia de la última), permitía muchos más ciclos reproducibles y completos que esfuerzos anteriores.


Con un aumento tan dramático en el rendimiento proveniente de una pequeña adición de partículas diminutas, es difícil predecir hasta dónde se puede extender la vida útil sin más investigación. De cualquier manera, este avance abre la puerta a nuevas posibilidades en los campos biomédico y de aviación.

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