Científicos descubren cómo obtener materiales superresistentes de manera fácil y rentable

Los científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) desarrollaron una tecnología eficaz para obtener nanopartículas de nitruro de boro hexagonal. Esto permitirá fabricar en serie modificadores de materiales compuestos para reforzarlos.

Los resultados de la investigación se han publicado en la revista científica Material Science & Engineering A.

Los materiales compuestos son las sustancias que incluyen muchos componentes. En la mayoría de casos, están fabricados a partir de una base plástica reforzada con materiales de alta resistencia. La unión de materiales disimilares permite obtener nuevos materiales cuyas propiedades se distinguen de las características de sus componentes. Muchos materiales compuestos superan, gracias a las propiedades mecánicas, los materiales y aleaciones tradicionales y suelen ser más ligeros al mismo tiempo.

Unos de los posibles modificadores de materiales compuestos que pueden reforzarlos son nanopartículas de nitruro de boro hexagonal. Los expertos en el ámbito de ciencia de los materiales saben desde hace mucho que sus propiedades son únicas. Estos nanomateriales pueden usarse para resolver varias tareas, incluida la administración dirigida de fármacos. Mientras, el procedimiento de obtención de nanopartículas del nitruro de boro es complicado y costoso.

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Los expertos del laboratorio de Nanomateriales Inorgánicos de la NUST MISIS desarrollaron la tecnología de obtención de las nanopartículas por segregación y fragmentación del micropolvo de nitruro de boro hexagonal en un molino de bolas.

Se logró reducir el tamaño de partículas en más de 100 veces y obtener nanoláminas de 50-100 nm mediante el tratamiento de alta energía de las micropartículas en varios medios.

"Los resultados de trabajo mostraron una alta eficacia de la segregación y fragmentación del micropolvo del nitruro de boro hexagonal en un molino de bolas. El método desarrollado permite obtener un gran número de nanopartículas de tamaño medio de 50-100 nm", explica a Sputnik uno de los coautores de la investigación, el empleado del laboratorio Nanomateriales Inorgánicos Andréi Kovalski.

Andréi Kovalski, el empleado del laboratorio Nanomateriales Inorgánicos

© Foto : NUST MISIS

Los científicos sintetizaron los primeros materiales compuestos metalocerámicos fabricados a partir del aluminio con el uso de las nanopartículas obtenidas que ya mostraron una  resistencia mucho más alta. Según los cálculos de la NUST MISIS, los gastos para obtener tales nanoestructuras con el uso de la nueva tecnología pueden reducirse en más de 20 veces en comparación con los métodos tradicionales de síntesis a temperaturas altas.

El nitruro de boro hexagonal es un típico material laminado cuya estructura es similar a la del grafeno. Las micropartículas del nitruro de boro hexagonal representan 'paquetes' de láminas.

Para obtener las nanopartículas es necesario segregar y fragmentar estos 'paquetes'. Cuando se realiza la fragmentación mecánica o asistida por ultrasonidos, el producto final siempre contiene impurezas de los materiales de que fue fabricada la herramienta. En la tecnología propuesta, gracias a la combinación de condiciones del medio —argón, alcohol isopropílico, polietilenglicol— y la optimización de los parámetros del tratamiento, los investigadores lograron reducir considerablemente el volumen de impurezas. Esto, junto con el bajo coste del nuevo método, permitirá próximamente usar esta tecnología a escala industrial.