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Una innovadora herramienta informática abre la puerta a la próxima generación de aleaciones

Un equipo de investigadores de la Unión Europea (UE) está diseñando una herramienta basada en «software» para explorar, identificar y diseñar nuevas aleaciones de metales nanocristalinos termodinámicamente estables con propiedades mejoradas.

Tecnologías industriales

Con unas medidas de tan solo decenas de nanómetros de lado a lado, los metales compuestos por materiales nanocristalinos suelen ser mucho más resistentes que los materiales convencionales de grano grueso. Sin embargo, a pesar de las ventajas de esta propiedad, los científicos no han conseguido predecir el rendimiento de los materiales nanocristalinos, un factor clave que limita considerablemente su absorción por el mercado. Ahora, gracias a una innovadora herramienta informática llamada ICARUS-SW, esto está a punto de cambiar. «ICARUS-SW es una herramienta informática diseñada para tener en cuenta los límites de grano de los materiales», comenta Stefanie Prenner, investigadora en Brimatech Services GmbH y coordinadora del proyecto ICARUS-SW. «El resultado es una solución nueva que podría allanar el camino hacia la descripción y el análisis de aleaciones nanocristalinas termodinámicamente estables». La herramienta ICARUS-SW es resultado del proyecto ICARUS, financiado con fondos europeos, que finalizó en agosto de 2019. A lo largo del año que duró el proyecto ICARUS-SW, los investigadores realizaron un estudio de mercado minucioso de la herramienta. Esto incluyó la realización de un análisis de la competitividad, la identificación de usuarios potenciales y el estudio de su viabilidad técnica y económica.

Diferenciadores clave

En el mercado hay disponibles varios productos informáticos comerciales CALPHAD para simular y modelizar la estabilidad térmica de las aleaciones. ICARUS-SW es único por su capacidad de realizar cálculos nanoespecíficos que no solo tienen en cuenta los límites de grano, sino que ofrecen la posibilidad de describir la nanoestructura de un material. «Estos diferenciadores pueden generar nuevas familias de materiales con propiedades nunca antes vistas y una gran variedad de aplicaciones», explica Prenner. «Con ICARUS-SW, se podría disponer de nuevos materiales estructurales, metales tolerantes a la radiación, nanoestructuras artificiales para catálisis y producción energética, aleaciones ligeras y recubrimientos resistentes a la corrosión, lo que resolvería muchas de las cuestiones a las que hacen frente la ciencia y la tecnología». En el marco del proyecto precedente FET ICARUS, se produjeron aleaciones nanocristalinas diferentes (principalmente basadas en el wolframio) para validar el código del «software».

Una herramienta predictiva para la exploración

Uno de los desafíos clave para el equipo del proyecto fue definir la estrategia más eficaz para desarrollar la herramienta ICARUS-SW a partir de la teoría científica y convertirla en un producto comercial que esté preparado para competir en el mercado de los programas de cálculos termodinámicos. En este contexto, el equipo identificó y entrevistó a usuarios y partes interesadas pertinentes para conocer mejor sus necesidades reales y sus requisitos, así como los puntos fuertes y las limitaciones de las soluciones existentes. También se entrevistó a fabricantes de herramientas informáticas parecidas para evaluar los requisitos desde la perspectiva del proveedor de «software» y explorar oportunidades de colaboración. «Gracias a este trabajo, detectamos una oportunidad para posicionar ICARUS-SW como herramienta predictiva para la exploración, la identificación y el diseño de nuevas aleaciones de metal nanocristalino termodinámicamente estables con propiedades mejoradas», comenta Prenner.

Una nueva generación de aleaciones

El proyecto exploró el potencial de la contribución de la herramienta ICARUS-SW al desarrollo de nuevas familias de materiales que ofreciesen no solo unas propiedades y unas prestaciones nunca antes vistas, sino también otros beneficios. Entre estos, se incluyen un tiempo y unos costes de desarrollo del producto reducidos, una menor dependencia de los materiales brutos críticos importados y un aumento de la competitividad europea en el campo de los materiales artificiales. «Esperamos que el proyecto haya sentado las bases para el desarrollo de un producto final que permitirá diseñar una generación totalmente nueva de aleaciones», añade Prenner.

Palabras clave

ICARUS-SW, aleaciones, ICARUS, «software», aleaciones de metal nanocristalino, materiales nanocristalinos, CALPHAD

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