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WASHINGTON – En la película de 1991 «Terminator 2: Judgment Day», un malévolo robot que cambia de forma y viaja en el tiempo llamado T-1000, hecho de metal líquido, exhibe una calidad única. Si es golpeado por explosiones o balas, su metal se curará solo.
Un mineral autocurativo sigue siendo solo ciencia ficción, ¿verdad? Aparentemente no.
Los científicos describieron el miércoles cómo las piezas de platino puro y cobre curan espontáneamente las grietas por tensión del metal durante experimentos a nanoescala diseñados para estudiar cómo se forman y propagan estas grietas en el metal bajo tensión. Expresaron optimismo de que esta capacidad podría incorporarse a los minerales para crear máquinas y estructuras de autorreparación en un futuro relativamente cercano.
El estrés del metal ocurre cuando el metal, incluidas las piezas de maquinaria, vehículos y estructuras, mantiene grietas microscópicas después de la exposición al estrés o al movimiento repetitivo, daño que tiende a empeorar con el tiempo. La fatiga del metal puede causar fallas catastróficas en áreas que incluyen la aviación (motores a reacción, por ejemplo) y la infraestructura (puentes y otras estructuras).
En experimentos realizados en los Laboratorios Nacionales Sandia del gobierno de EE. UU. en Nuevo México, los investigadores utilizaron una técnica de atornillar las puntas de pequeñas piezas de metal unas 200 veces por segundo. La grieta se formó e inicialmente se extendió. Pero unos 40 minutos después del experimento, el metal se fusionó nuevamente.
Los investigadores llamaron a esta curación «soldadura en frío».
“La soldadura en frío es un proceso metalúrgico que se sabe que ocurre cuando dos superficies relativamente lisas y limpias de un metal se juntan para fijar enlaces atómicos”, dijo Brad Boyce, científico de materiales de Sandia National Laboratories que ayudó a dirigir el estudio publicado en la revista Nature.
Boyce agregó: «A diferencia de los robots de autorreparación en ‘Terminator’, este proceso no es visible a nivel humano. Ocurre a nanoescala, y todavía tenemos que controlar ese proceso».
Las piezas de metal tenían 40 nanómetros de espesor y unos pocos micrómetros de ancho. Si bien la curación se observó en experimentos solo en platino y cobre, Boyce dijo que la simulación indicaba que la autocuración podría ocurrir en otros metales y que era «bastante plausible» que aleaciones como el acero exhibieran esta cualidad.
«Es posible imaginar materiales diseñados para aprovechar este comportamiento», dijo Boyce.
Boyce agregó: «Dado este nuevo conocimiento, puede haber estrategias alternativas de diseño de materiales o enfoques de ingeniería que se pueden implementar para ayudar a mitigar las fallas por fatiga. Además, esta nueva comprensión puede arrojar luz sobre las fallas por fatiga en las estructuras existentes, mejorando nuestra capacidad para explicar y predecir tales fallas».
Los científicos han creado algunos materiales de autorreparación en el pasado, la mayoría de ellos de plástico. El coautor del estudio, Michael Dimkovic, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Texas A&M, predijo la autocuración en los metales hace una década.
Dimkovic descubrió correctamente que, bajo ciertas condiciones, someter el metal a una tensión que normalmente exacerbaría las grietas relacionadas con la fatiga puede tener el efecto contrario.
«Ahora creo que las aplicaciones concretas de nuestros hallazgos tardarán otros 10 años en desarrollarse», dijo Dimkovic.
«Cuando hice mis predicciones por primera vez, algunos periódicos dijeron que estaba trabajando en un T-1000. Todavía es ciencia ficción», dijo Dimkovic. «Sin embargo, al final de[la serie de televisión]’Battlestar Galactica’, la tripulación adapta algo de la tecnología Cylon (una carrera de robots ficticia) para ayudar a curar el daño por fatiga de su nave, haciendo que el metal actúe como tejido orgánico que puede curar sus propias heridas. Diría que estamos trabajando más en línea con el ejemplo de ‘Battlestar Galactica'».
La autocuración se observa en un entorno muy específico utilizando un dispositivo llamado microscopio electrónico.
«Una de las grandes preguntas que dejó abierta el estudio es si el proceso también ocurre en el aire, no solo en el entorno del vacío microscópico. Pero incluso si solo ocurre en el vacío, todavía tiene implicaciones importantes para la fatiga en las naves espaciales, o la fatiga asociada con las grietas del subsuelo que no están expuestas a la atmósfera», dijo Boyce.
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