Un equipo de investigación de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityUHK) ha logrado un avance significativo en la ingeniería de materiales, al demostrar que es posible aumentar la resistencia y la ductilidad en materiales estructurales a través de técnicas de supranano ingeniería. Este hallazgo, que se detalla en un artículo publicado en la revista Science, ofrece nuevas perspectivas para la creación de aleaciones metálicas más fuertes y flexibles, lo que podría tener implicaciones en diversas industrias, desde la aeroespacial hasta la automotriz.
El equipo, liderado por el profesor Lu Jian, se propuso abordar el problema de la resistencia y la ductilidad en aleaciones metálicas, como el acero o el titanio. Según el profesor Lu, «si queremos crear materiales más fuertes y dúctiles, debemos evitar la producción de aleaciones que inevitablemente muestran una capacidad de endurecimiento por deformación reducida con el tiempo».
Innovaciones en la aleación de magnesio
En su investigación anterior, el equipo había trabajado con aleaciones de magnesio, pero en este nuevo proyecto utilizaron una mezcla multicomponente de metales para la síntesis. Los grupos de investigación colaborativos incluyen a antiguos estudiantes de doctorado y postdoctorados del profesor Lu, quienes ahora son profesores y líderes de investigación en la Universidad Jiaotong de Xi’an.
El equipo descubrió que el orden supranano contribuye a aumentar de manera continua el estrés de flujo hasta la fractura de la aleación, alcanzando un impresionante 2.6 gigapascales (GPa) con un 10% de deformación. Este resultado es notable, dado que la resistencia de las aleaciones nanostructuradas finas suele ser inferior a 1.5 o 2 GPa.
El profesor Lu explicó que las ordenaciones supranano tienen un efecto de pinning más fuerte para las dislocaciones y los defectos de apilamiento (SFs), lo que ralentiza su movimiento. Este fenómeno incrementa la probabilidad de interacción y entrelazamiento entre dislocaciones en movimiento, promoviendo así la multiplicación y acumulación de estos defectos bajo carga.
Las ordenaciones supranano, junto con los precipitados distribuidos uniformemente en el interior de los granos, resultan en una distribución uniforme de los defectos generados. Esto alivia la localización de la deformación, lo que lleva a un fortalecimiento y ductilización complementarios, facilitando una alta tasa de endurecimiento por deformación y una gran elongación.
El ajuste fino de estas técnicas de ingeniería supranano podría mejorar aún más la resistencia y la ductilidad de diferentes materiales, lo que abriría un abanico de aplicaciones en sectores como la aeronáutica, la automoción, la electrónica de consumo y la construcción, utilizando aleaciones de superresistencia.
Más información:
Yong-Qiang Yan et al, Ductilization of 2.6-GPa alloys via short-range ordered interfaces and supranano precipitates, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr4917
