Descubren el metal más duro de la Tierra, cinco veces más resistente que los mejores aceros

El metal no solo es extremadamente dúctil, sino que su resistencia y ductilidad mejoran a medida que se enfría, lo que va en contra de la mayoría de los otros materiales existentes

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Imágenes generadas por microscopía que muestran la trayectoria de una fractura y la deformación de la estructura cristalina que la acompaña en la aleación de CrCoNi a escala nanométrica durante la prueba de esfuerzo a 20 Kelvin. ROBERT RITCHIE/BERKELEY

10/12/2022 a las 16:45h.

Científicos han medido la dureza más alta jamás registrada, de cualquier material, mientras investigaban una aleación metálica hecha de cromo, cobalto y níquel (CrCoNi).

El metal no solo es extremadamente dúctil, lo que, en la ciencia de los materiales, significa muy maleable, e impresionantemente ... fuerte (lo que significa que resiste la deformación permanente), sino que su resistencia y ductilidad mejoran a medida que se enfría, lo que va en contra de la mayoría de los otros materiales existentes.

El equipo, dirigido por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) y el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL), Estados Unidos, publicó un estudio que describe sus hallazgos sin precedentes en 'Science'.

«Cuando diseñas materiales estructurales, quieres que sea fuerte pero también dúctil y resistente a la fractura», dijo en un comunicado el codirector del proyecto Easo George, experto en Teoría y Desarrollo de Aleaciones Avanzadas en ORNL y la Universidad de Tennessee. «Por lo general, es un compromiso entre estas propiedades. Pero este material es ambas cosas y, en lugar de volverse quebradizo a bajas temperaturas, se vuelve más resistente».

CrCoNi es un subconjunto de una clase de metales llamados aleaciones de alta entropía (HEA). Todas las aleaciones en uso actualmente contienen una alta proporción de un elemento con cantidades más bajas de elementos adicionales agregados, pero los HEA están hechos de una mezcla igual de cada elemento constituyente.

«La dureza de este material cerca de las temperaturas de helio líquido (20 Kelvin) es tan alta como 500 megapascales de raíz cuadrada»

Robert Ritchie

Co-líder de la investigación

Estas recetas atómicas equilibradas parecen otorgar a algunos de estos materiales una combinación extraordinariamente alta de resistencia y ductilidad cuando se someten a esfuerzos, lo que en conjunto constituye lo que se denomina «tenacidad».

Los HEA han sido un área candente de investigación desde que se desarrollaron por primera vez hace unos 20 años, pero la tecnología necesaria para llevar los materiales al límite en pruebas extremas no estuvo disponible hasta hace poco.

«La dureza de este material cerca de las temperaturas de helio líquido (20 Kelvin) es tan alta como 500 megapascales de raíz cuadrada. En las mismas unidades, la dureza de una pieza de silicio es uno, la estructura de aluminio de los aviones de pasajeros es de aproximadamente 35 y la dureza de algunos de los mejores aceros es de alrededor de 100. Entonces, 500, es un número asombroso», dijo el co-líder de la investigación Robert Ritchie, científico senior de la facultad en la División de Ciencias de los Materiales de Berkeley Lab.