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Logran un aluminio duro como el acero
Es un desarrollo conjunto de la UBA y la Universidad de Oxford; ya interesó a la empresa Rolls Royce
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LA NACIONNora Bär
El icosaedro regular es un cuerpo geométrico de veinte caras triangulares, uno de los cinco sólidos que fascinaban a los pitagóricos en la Antigua Grecia.
Pero al doctor Fernando Audebert, investigador del Conicet y director del Grupo de Materiales Avanzados de la Facultad de Ingeniería de la UBA, esta figura no sólo lo deslumbra por su belleza o su armonía, sino también por las propiedades impensadas que diminutas partículas con esta forma pueden otorgarle al aluminio.
Trabajando con un equipo de la Universidad de Oxford y con una becaria, Audebert desarrolló una aleación de ese metal que contiene núcleos de cuasicristales icosaédricos nanométricos (es decir, de mil millonésimas de metro) que le confieren al aluminio una resistencia mecánica superior a la que poseen el titanio y algunos aceros sometidos a altas temperaturas.
"Estas partículas tienen una forma muy particular -dice Audebert, que confiesa que esta figura geométrica lo desvela desde las épocas en que hizo su tesis de doctorado-. Son casi cristalinas y casi místicas, porque esa geometría la utilizaban los pitagóricos en sus teorías cosmológicas, en las que el icosaedro se asociaba con el agua."
La historia de este desarrollo tecnológico, que ya despertó el interés de cinco empresas europeas -entre las que se encuentra Rolls Royce- y una argentina, y que recibió un premio internacional del Instituto de Materiales del Reino Unido, se inició con un proyecto de perfeccionamiento de profesores coordinado por el actual decano de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires, doctor Carlos Rosito.
"Tuve la suerte de ganar una beca UBA-Fomec y elegí precisamente ir a Oxford, porque ya conocía la universidad y los equipos de su Departamento de Materiales."
El mismo año, su becaria Marina Galano obtuvo una serie de becas para hacer su doctorado en la misma universidad, y Brian Cantor, anfitrión de ambos investigadores argentinos, le propuso a Audebert elegir un tema y codirigir la tesis de Galano.
"El tema fue el mismo que íbamos a estudiar en la Argentina, pero modificamos nuestros planes para adaptarlos a las posibilidades que brinda una de las universidades más prestigiosas del mundo", recuerda Audebert.
El trabajo sobre nuevas aleaciones nanocompuestas de aluminio comenzó a progresar a buen ritmo en Gran Bretaña y siguió en la Argentina. En 2006, la colaboración entre ambos grupos, el de la UBA y el de Oxford, condujo a la firma de un convenio entre ambas casas de estudio y el Begbroke Science Park, perteneciente a la universidad británica.
"En ese marco profundizamos nuestras investigaciones hasta que logramos desarrollar una serie de nanocompuestos de aluminio de alta resistencia mecánica -detalla Audebert- y pudimos registrar una patente que comparten ambas universidades."
La transmutación del metal
Para lograr esta suerte de alquimia, de sorprendente transmutación del aluminio, los científicos utilizan técnicas especiales que enfrían el metal líquido a... ¡un millón de grados por segundo!
"Fundimos el aluminio con otros elementos a 1100 o 1200 grados y lo enfriamos mil grados en un milisegundo -explica el investigador-. En ese proceso retenemos partículas icosaédricas, como si fueran núcleos, y eso le aporta al material una resistencia muy alta. El secreto está en la combinación de elementos, en el procesamiento de las aleaciones y en cómo se las enfría."
Para alcanzar esa velocidad de enfriamiento utilizan una técnica que consiste en verter el líquido caliente sobre una rueda de cobre que gira a altísima velocidad en una cámara de vacío. "El chorro se solidifica sobre esa superficie y sale en forma de cinta o fleje, con la matriz nanométrica que le da muy alta resistencia mecánica -cuenta el ingeniero-. Lo que se hace después es picarlo, molerlo y compactarlo."
Y enseguida agrega: "Otra virtud que tiene este material es que pierde poca resistencia mecánica al volver a calentarse. Se logra tres o cuatro veces más resistencia mecánica a altas temperaturas, pero con menos peso. El truco está en la densidad: una aleación de aluminio tiene una densidad de tres, frente a una de hierro, que tiene 7,8, o de titanio, que tiene 4,6". Esto otorga ventajas para la fabricación de máquinas que consuman menos combustible o motores más potentes.
Banco de prueba
Se eligieron dos productos para probar las virtudes de estas aleaciones: pistones para autos de competencia y compresores para turbinas de gas.
"Con la empresa local Iapel SA estamos desarrollando pistones forjados de alta performance para autos de Fórmula 3 y de rally -afirma Audebert, e inmediatamente desenvuelve y muestra una de sus creaciones-: en éste pudimos disminuir 21 gramos el peso del cuerpo, lo que es muchísimo, porque se mueve a muy alta velocidad. Para un motor que anda a entre 15.000 y 20.000 revoluciones por minuto, tiene que ser muy liviano. La compañía Rolls Royce probará los nuevos materiales en turbinas."
Pero aunque las primeras aplicaciones de este aluminio ultrarresistente se están dando en el campo del automovilismo y de la aviación, para el doctor Rosito las nuevas aleaciones nanocompuestas exceden en mucho esos usos: "Son materiales novedosos que poco a poco la industria irá incorporando en instrumentos de uso médico, en óptica, en electrónica, en prótesis odontológicas... Tal vez este aluminio termine siendo parte de una licuadora", bromea.
Este y otros temas se tratarán en el 15° Simposio Internacional de Materiales Amorfos y Nanoestructurados (Ismanam 2008), que este año se realizará por primera vez en Buenos Aires, entre el 6 y el 10 de julio, coordinado por el doctor Audebert en calidad de anfitrión. Quienes deseen información sobre esta reunión científica pueden solicitarla a ismanam@fi.uba.ar . o consultar el sitio electrónico www.ismanam2008.fi.uba.ar .
