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Científicos obtienen nanopartículas de cristales de aluminio

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En busca de un cristal perfecto de metal amorfo los científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) y la Universidad de Tohoku (Japón) descubrieron un efecto revolucionario en el ámbito de la fabricación de nanometales que podría mejorar varias tecnologías a la vez.

Los investigadores consiguieron desarrollar una tecnología rápida y barata para obtener nanopartículas de cristales de aluminio. El artículo del grupo de investigadores encabezado por el profesor titular Dmitri Luzguin fue publicada en la revista Intermetallics.

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Se dice con frecuencia que los metales amorfos son los materiales del futuro. Estos metales no tienen una estructura cristalina, por eso manifiestan propiedades extraordinarias que ya se usan en núcleos de transformadores, sensores y materiales compuestos extrafuertes. Mientras, la mayoría de metales amorfos no solo son muy fuertes, sino que también los hay frágiles. Así las cosas, el objetivo principal de las investigaciones llevadas a cabo en todo el mundo es fabricar materiales compuestos por cristalización térmica de los que obtener materiales plásticos.

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© Foto : NUST MISIS Press ServiceLos expertos de la NUST MISIS desarrollan un método innovador en el ámbito de la fabricación de nanometales
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Los expertos de la NUST MISIS desarrollan un método innovador en el ámbito de la fabricación de nanometales
© Foto : NUST MISIS Press ServiceLos investigadores de NUST MISIS
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Los investigadores de NUST MISIS
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Los expertos de la NUST MISIS desarrollan un método innovador en el ámbito de la fabricación de nanometales
Sin embargo, no se ha conseguido este objetivo todavía, por eso la comunidad científica internacional se manifiesta hoy a favor de progresar en este proceso de cristalización y conocer sus fases y propiedades.

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"Nos ocupamos de esto también", cuenta el colaborador del Departamento de Ciencia de los Materiales de Metales No Ferrosos de la NUST MISIS, Andréi Bazlov. "Fuimos los primeros del mundo en descubrir una propiedad curiosa de las aleaciones de aluminio amorfas: si esta aleación amorfa se calienta rápidamente se obtiene un material, y en caso de que se haga lentamente, se obtiene otro. Es una propiedad extraordinaria, porque los productos finales no suelen diferenciarse en función de la velocidad de calentamiento de cristales de metal", agrega.

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El nuevo material destaca por el hecho de que en el proceso de cristalización rápida se forman nanopartículas de aluminio de forma esférica de unos 10 nanometros. Según Andréi Bazlov, este material es dos veces más fuerte que el que se obtiene en el proceso de calentamiento lento. Mientras, la fragilidad de los dos tipos de cristales es idéntica.

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El resultado principal de este descubrimiento es la facilitación y reducción del coste a la hora de producir nanopartículas. El nanoaluminio suele fabricarse con métodos complicados: por sedimentación en fase gaseosa o por dispersión explosiva, tecnologías que consumen mucha energía. Los expertos de la NUST MISIS descubrieron la posibilidad de obtener este material con métodos tradicionales que se usan en la metalurgia y que gastan mucho menos energía. "De hecho, se trata de la fundición, pero no es completamente tradicional", explica Andréi Bazlov.

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Para obtener el nuevo material es necesario crear algunos dispositivos especiales. Actualmente puede fabricarse en serie. Debido a su fragilidad, este material se destruye fácilmente —suele destruirse en su fase amorfa—, aunque las nanopartículas no se destruyen. Es decir, al colocar un prototipo en un molino rotativo convencional se pueden obtener grandes volúmenes del nanoaluminio.

Las ventajas de este descubrimiento son evidentes. El nanoaluminio tiene varias características importantes. En el proceso de combustión, este material empieza a emitir calor a temperaturas de 660ºC a diferencia del polvo con partículas de micro tamaño, que se inflama a temperaturas de 1000ºC. Como la velocidad de detonación del nanoaluminio es un 30% más alta, cuando este se agrega en el combustible para misiles el impulso del misil se incrementa un 70%.

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Que las partículas tengan el mismo tamaño es también muy importante cuando se usan para fabricar materiales compuestos, porque es un rasgo que permite controlar de modo más preciso las propiedades de la sustancia final. Además, como todos los nanomateriales, este puede usarse en un futuro como catalizador.

Este método puede aplicarse a otras aleaciones de aluminio amorfas, algo que puede contribuir a la fabricación de toda una gama de nuevos materiales compuestos del aluminio amorfo.

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