En la película de 1991 ‘Terminator 2: El juicio final’, un androide que viajaba en el tiempo y cambiaba de forma llamado T-1000 estaba hecho de metal líquido y tenía una cualidad única. Cuando era alcanzado por explosiones o balas, se reparaba a sí mismo.
El metal autorreparable sigue siendo solo ciencia ficción, ¿verdad? Aparentemente no.
Los científicos revelaron cómo las piezas puras restauraron espontáneamente las grietas por fatiga en el material durante experimentos a nanoescala diseñados para estudiar cómo se forman y propagan las grietas por fatiga en el metal bajo estrés.
Los expertos expresaron su optimismo de que la característica podría incorporarse a los metales para fabricar maquinaria y estructuras de reparación automática en un futuro relativamente cercano.
La fatiga del material ocurre cuando el metal, incluidas las partes de las máquinas, los vehículos y las estructuras, sufre microscopias después de haber sido expuesto a movimientos repetidos, daño que tiende a empeorar con el tiempo.
En experimentos en las instalaciones del gobierno de los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México, los investigadores utilizaron una técnica que tiraba de los extremos de diminutas piezas de metal unas 200 veces por segundo. Inicialmente, se formó una grieta y se extendió.
Pero alrededor de 40 minutos después del experimento, el metal se fusionó nuevamente. Los investigadores llamaron a esta reparación “soldadura en frío”.
“Es un proceso metalúrgico que se sabe que ocurre cuando dos superficies metálicas relativamente lisas y limpias se juntan para reformar los enlaces atómicos”, dijo Brad Boyce, científico de materiales de Sandia National Laboratories, quien ayudó a dirigir el estudio publicado en la revista Nature. .
“A diferencia de los robots que se reparan a sí mismos en la película ‘Terminator’, este proceso no es visible a escala humana. Ocurre a nanoescala y aún no podemos controlarlo”, agregó.
Las piezas de metal tenían unos 40 nanómetros de espesor y unos pocos micrómetros de ancho. Si bien la reparación se observó en los experimentos solo en platino y cobre, Boyce dijo que las simulaciones indicaron que puede ocurrir en otros metales y que es “totalmente plausible” que las aleaciones como él puedan exhibir esta calidad.
“Es posible imaginar materiales adaptados para aprovechar este comportamiento”, dijo.
“Dado este nuevo conocimiento, puede haber estrategias alternativas de diseño de materiales o enfoques de ingeniería que podrían diseñarse para ayudar a mitigar la falla por fatiga. Además, esta nueva comprensión puede arrojar luz sobre los daños por fatiga en las estructuras existentes, mejorando nuestra capacidad para interpretarlos y predecirlos”, explicó.
En el pasado, los científicos crearon algunos materiales autorreparables, en su mayoría plásticos. El coautor del estudio, Michael Demkowicz, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad Texas A&M, predijo la autocuración en el metal hace una década.
Demkowicz pensó correctamente que, bajo ciertas condiciones, someter el metal a una tensión que normalmente debería empeorar las grietas relacionadas con la fatiga podría tener el efecto contrario.
“Mi conjetura ahora es que las aplicaciones tangibles de nuestros hallazgos tardarán otros 10 años en desarrollarse”, dijo.
“Cuando hice mis predicciones por primera vez, algunos miembros de la prensa dijeron que estaba trabajando en un T-1000. Eso sigue siendo ciencia ficción”, dijo Demkowicz.
“Pero al final de (la serie de televisión) ‘Battlestar Galactica’, la tripulación adaptó la tecnología Cylon (una carrera de robots ficticia) para ayudar a reparar el daño por fatiga en su nave, haciendo que el metal se comporte más como un tejido orgánico que puede curarse de sus heridas”.
“Yo diría que en lo que estamos trabajando es más como el ejemplo de ‘Battlestar Galactica’”, dijo.
La autorreparación se observó en un entorno muy específico utilizando un dispositivo llamado microscopio electrónico.
“Una de las grandes preguntas que quedan abiertas del estudio es si el proceso también ocurre en el aire, no solo en el entorno de vacío del microscopio. Pero aun así, todavía tiene ramificaciones importantes para los estudios de fatiga de naves espaciales o las asociadas con grietas subterráneas que no están expuestas a la atmósfera”, dijo Boyce.
