Conocimiento aplicado al diseño de nanocompuestos para incrementar la durabilidad
Los nanomateriales tienen unas propiedades únicas que los diferencian de sus homólogos de mayor tamaño, en gran parte debido a que su relación entre volumen y área de superficie es muy grande. Los nanocompuestos formados por dos o más materiales diferentes pueden mejorar las propiedades mediante la combinación de cada una de éstas y sus interacciones. Además, los nanocompuestos son objeto de un intenso esfuerzo en investigación y desarrollo como bloques de construcción de dispositivos nuevos en prácticamente todas las disciplinas imaginables. La mejora de la durabilidad y la resistencia despierta un interés especial en el caso de los materiales que operan en condiciones medioambientales extremas, tensiones significativas o ciclos de carga repetitivos. La formación y propagación de grietas puede evitarse mediante un control exhaustivo a nanoescala y microescala. La integración de un material de fase rígida en una matriz blanda contribuye a mejorar la protección, el comportamiento del material en condiciones de tensión aunque no se comprende con exactitud. El equipo científico del proyecto MAN, financiado con fondos comunitarios, utilizó un sistema sencillo de nanocristales de carburo de titanio (TiC) integrado en una matriz de carbono amorfo (a-C) para estudiar este comportamiento en detalle mediante una combinación de investigaciones experimentales y teóricas. Las simulaciones de la dinámica molecular de la deformación pusieron de manifiesto los comportamientos asociados a la formación y propagación de grietas provocadas por la tensión. Se tuvo en cuenta la dependencia direccional relacionada con la dirección de la tensión así como la orientación de las grietas con respecto a los límites de los materiales. En general, los científicos de este proyecto demostraron que la presencia de TiC dificulta la propagación de las grietas en la fase a-C (mayor fragilización que en la fase TiC). Se espera que el desarrollo de nuevos trabajos permita delimitar con exactitud la forma del grano y el ratio de la fase para optimizar la resistencia a la fractura de los nanocompuestos. Los resultados del proyecto MAN son aplicables a la mayor parte de disciplinas en las que la durabilidad es un aspecto a considerar, entre ellas las condiciones medioambientales adversas, los ciclos de carga repetitivos o las situaciones en las que los materiales están sujetos a tensiones elevadas.
