Aunque para el público en general, los metales son los materiales más duraderos, los ingenieros saben que este no es el caso. Sin revestimientos o lubricantes especializados, inevitablemente se produce desgaste, deformación y corrosión cuando se frotan repetidamente contra otros metales.
Los ingenieros de Sandia National Laboratories de Albuquerque en Nuevo México, han estado estudiando este problema y un nuevo enfoque mecánico del desgaste por fricción los ha llevado a desarrollar una aleación de platino y oro que, afirman, es el metal más resistente al desgaste del mundo ya que se estima, es 100 veces más duradero que el acero de alta resistencia, y se encuentra en la misma clase que el diamante y el zafiro.
En general, se cree que la resistencia al desgaste está relacionada con la dureza. Sin embargo, el equipo de Sandia, propuso una nueva teoría que establece que el desgaste está relacionado con la forma en que los metales reaccionan al calor.
Utilizando simulaciones por computadora para calcular cómo los átomos individuales estaban afectando las propiedades a gran escala del material, en particular cómo afectaban la estabilidad de la estructura nanocristalina de la aleación, eligieron una mezcla de 90 por ciento de platino con 10 por ciento de oro.
La aleación se realizó utilizando métodos de alta tecnología, depositando películas átomo por átomo utilizando un magnetrón. La estructura de estas películas consistió en columnas con tamaños de grano de aproximadamente 40 nanómetros.
La aleación parece de platino puro, de color blanco plateado y un poco más pesado que el oro, y aunque no es más dura que otras aleaciones de oro de platino, resiste mucho mejor el calor y el desgaste.
Pero la aleación mostró una propiedad inesperada. Al medir sus propiedades en las pruebas de deslizamiento, el equipo notó que se formaba una película negra en la superficie de la aleación.
Esto resultó ser un carbono similar al diamante, un lubricante sólido altamente eficiente que se usa en motores de combustión interna de alto rendimiento. Normalmente, esto requiere condiciones especiales para la fabricación, pero en la aleación recién desarrollada, surge de manera espontánea.
La aleación podría ser muy importante para la industria de la electrónica, donde los contactos metálicos deslizantes son componentes comunes en muchos dispositivos.
Debido a que estos contactos tienden a ser muy pequeños, se desgastan rápidamente y necesitan revestimientos protectores costosos o ser reemplazados regularmente. El uso de la aleación superdurable, a pesar de que está hecho de materiales costosos, podría ahorrar cientos de millones de dólares cada año en materiales.
Sin embargo su utilidad no se limita a eso. La aleación podría tener aplicaciones en muchas otras industrias, incluidos los sistemas aeroespaciales y las turbinas eólicas. Además, el descubrimiento de carbono similar al diamante podría llevar a formas más simples y más baratas de fabricar este material lubricante.
Referencias:
Achieving Ultralow Wear with Stable Nanocrystalline Metals. Advanced Materials, 2018. https://doi.org/10.1002/adma.201802026
In situ tribochemical formation of self-lubricating diamond-like carbon films. Carbon, 2018. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.06.006