Los investigadores de la Universidad de Sheffield y el Imperial College están estudiando actualmente el uso de nuevas microestructuras en las impresiones para mejorar la durabilidad. Han descubierto posibilidades en el uso de metamateriales cristalográficos para aleaciones de impresión de metales con el uso de modelado atómico por computadora. Como resultado de estas estructuras cristalinas, el material en sí sale sin límites de grano, continuo e ininterrumpido. Esto le da a la impresión final una mejor tolerancia al daño, resistencia y tenacidad.
Microestructuras y celosías especialmente diseñadas que permiten características novedosas como niveles de rigidez nunca antes vistos . En este caso, los investigadores crearon materiales ‘arquitectónicos’ construidos a partir de ‘celdas unitarias’ idénticas dispuestas de modo que todas tengan la misma orientación. Los metamateriales cristalográficos y las estructuras de mesoescala inspiradas en el cristal incorporan estas celosías dispuestas de forma única.
Según el periódico:
Los materiales arquitectónicos que consisten en arreglos periódicos de nodos y puntales son livianos y pueden exhibir combinaciones de propiedades (como relaciones de Poisson negativas) que no ocurren en sólidos convencionales. Aquí utilizamos los mecanismos de endurecimiento que se encuentran en los materiales cristalinos para desarrollar materiales arquitectónicos que sean robustos y tolerantes al daño, imitando la estructura a microescala de los materiales cristalinos.
Aleaciones arquitectónicas para impresión en metal
Los materiales policristalinos tienen una estructura muy peculiar. Dado que tienen muchos cristales, la alineación de los planos atómicos es aleatoria. Como resultado, las grietas causadas por fuerzas que emergen en una dirección particular se desacelerarán o se detendrán cuando se enfrenten a un cristal. Por lo tanto, la estructura tiene un nivel de durabilidad que las estructuras monocristalinas no pueden lograr. Este fue el principal fundamento de la investigación y el desarrollo de ‘metacristales’, como los llaman los investigadores.
“ Este enfoque de metacristales podría combinarse con los avances recientes en la impresión 3D de múltiples metamateriales para abrir una nueva frontera de investigación en el desarrollo de nuevos materiales avanzados que sean livianos y mecánicamente robustos, con el potencial de promover futuras tecnologías bajas en carbono, ”Dijo el Dr. Minh-Son Pham, profesor asistente en el Departamento de Materiales de ICL.
Si bien la investigación es aún joven, las primeras pruebas son muy prometedoras. Sus modelos informáticos tienen el potencial de alterar la forma en que diseñamos compuestos. Los metamateriales y estructuras cristalográficos con un control arquitectónico preciso tienen mucha durabilidad, resistencia y absorción de energía (hasta siete veces), y podrían ser muy útiles en tecnologías de ingeniería de alto estrés como la aeroespacial y naval.
Imagen destacada cortesía de la Universidad de Sheffield.
