Recientemente un equipo de investigadores ha desarrollado una serie de materiales inteligentes que mejoran el uso de combustible quemado en los motores de los aviones.

De esta forma, esta nueva tecnología promete reducir el costo de volar y disminuir las consecuencias negativas derivadas de esta actividad.

En este sentido, los investigadores se muestran entusiasmados pues, al poner a prueba los materiales inteligentes que han desarrollado se ha observado que, además de traer beneficios a la industria aeronáutica, puede ser punto de partida del desarrollo de  nuevas tecnologías.

Materiales inteligentes sobre la base de aleaciones de metales

Así es como se desarrollaron los materiales inteligentes basados en aleaciones de metales. Créditos: Dharmesh Patel.

El descubrimiento en cuestión, estuvo a cargo de Ibrahim Karaman, quien se desempeña como Jefe del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Texas.

Así, Karaman y su equipo de científicos, se basaron en dos campos relativamente nuevos de la ciencia de los materiales que implican el desarrollo de aleaciones de metales con el objetivo de controlar el espacio entre las palas de las turbinas de los aviones y las cajas donde estas se colocan en los motores a reacción, de forma que sea posible aprovechar el combustible de forma más eficiente.

Una de estas áreas que representan la base de la innovación es el desarrollo de aleaciones de metales con memoria de forma; es decir, materiales inteligentes que pueden cambiar de forma en función de determinados desencadenantes, tal como la temperatura.

Sin embargo, hasta el momento, a menos que las aleaciones de metales incluyeran oro o platino, los materiales eran incapaces de funcionar a temperaturas superiores a los 400 grados Celsius, lo que representaba un gran costo a nivel económico.

En vista de esto, los investigadores echaron mano del segundo campo de la ciencia de los materiales: aleaciones de alta entropía, a partir de lo que se crean aleaciones compuestas por cuatro o más elementos que se mezclan en cantidades más o menos similares.

Entonces, para aumentar la temperatura de funcionamiento de las aleaciones de metales con memoria de forma, los investigadores desarrollaron materiales compuestos por cuatro o más elementos conocidos por formar aleaciones con memoria de forma, a saber níquel, titanio, zirconio, paladio, entre otros.

Así, omitiendo el oro y el platino, se pueden aprovechar todas las bondades de las aleaciones de metales con memoria de forma a bajo costo, sin tantas limitaciones en torno a la temperatura.

En específico, al realizar la mezcla, se observó que era posible el funcionamiento de los materiales a temperaturas que iban desde los 500 grados Celsius hasta los 700 grados de temperatura.

Además de mejorar el funcionamiento, será posible disminuir el ruido de los aviones

El desarrollo de estos nuevos materiales inteligentes, además de mejorar el uso de combustible de los aviones y abaratar los costos, potencialmente puede ayudar a combatir la contaminación sónica asociada a esto.

En este sentido, de acuerdo a los investigadores, el uso de las aleaciones de metales con memoria de forma permite que las boquillas de escape del núcleo en los aviones cambien automáticamente de tamaño dependiendo de si están en pleno vuelo o si están aterrizando.

Este cambio automático asociado a las temperaturas características de cada proceso, pudiese significar que las operaciones sean más eficientes durante el vuelo y, además, se reduzca el ruido durante el aprendizaje.

Finalmente, si bien los investigadores no saben a ciencia cierta cómo funcionan estos materiales a temperaturas altas.

Por tanto, tienen por objetivo continuar las investigaciones en torno a esto, prestando atención a lo que ocurre a escalas atómicas a partir de simulaciones digitales, además de buscar maneras de mejorar aún más las propiedades de estos materiales.

Referencia: Ultra-high temperature multi-component shape memory alloys. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.08.019

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