Los investigadores de la ciencia de los materiales han desarrollado un modelo que puede explicar las irregularidades en la forma en que los átomos se organizan en los llamados "límites de grano", la interfaz donde se encuentran dos materiales. Al describir el empaque de los átomos en estas interfaces, la herramienta puedeser utilizado para ayudar a los investigadores a determinar cómo los límites de grano afectan las propiedades de las aleaciones metálicas y otros materiales
"Hemos sabido que estos límites de grano influyen en las características del material durante muchas décadas", dice Srikanth Patala, autor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Carolina del Norte ". Pero ha sido extremadamentedifícil de entender cómo se ven esos defectos a nivel atómico y, por lo tanto, entender cómo estas irregularidades estructurales afectan la resistencia, rigidez, ductilidad de un material, etc.
"Ahora tenemos una herramienta que nos permite ver y comprender cómo son realmente estas estructuras atómicas desordenadas, y ese es un gran paso para descubrir exactamente lo que está sucediendo", dice Patala.
La mayoría de los materiales tienen una estructura atómica particular que es bastante regular. Por ejemplo, el aluminio tiene una estructura cúbica, con átomos que se alinean en largas cadenas de cubos, mientras que el titanio se forma en lo que básicamente son pilas de hexágonos. Pero cuando dos materiales se encuentran, como en una aleación de metal, estas estructuras ordenadas y organizadas chocan entre sí, creando un límite de grano desordenado.
El modelo desarrollado en el grupo de investigación de Patala encuentra formas tridimensionales irregulares dentro del límite del grano, las clasifica y luego identifica los patrones de esas formas irregulares.
"Los avances en microscopía pueden ayudarnos a capturar imágenes de cómo se ordenan los átomos en un límite de grano, pero realmente no sabemos lo que estamos viendo: puede conectar los puntos de la forma que desee", dice Patala"Nuestra herramienta ayuda a discernir patrones de características geométricas en un paisaje atómico que puede parecer caótico".
"Ahora que se pueden identificar estos patrones, el siguiente paso es que los investigadores computacionales, como yo, trabajen con investigadores experimentales para determinar cómo esos patrones afectan las propiedades de un material", dice Patala.
Una vez que se comprende bien el efecto de los patrones, esa información se puede utilizar para identificar mejor las fortalezas y debilidades de los tipos de límite de grano específicos, lo que agiliza el desarrollo de nuevas aleaciones u otros materiales.
La herramienta, llamada Modelo de unidad poliédrica, se puede usar para modelar límites de grano para cualquier material en el que la atracción entre los átomos se rige únicamente por la distancia entre los átomos, como metales y sólidos iónicos, incluidas algunas cerámicas. Sin embargo,el enfoque no funciona para materiales, como el carbono, que forman los llamados enlaces direccionales.
"Actualmente estamos trabajando para hacer que el modelo de unidad poliédrica esté disponible públicamente a través de software de código abierto", dice Patala. "Planeamos tenerlo listo para fin de año, y con suerte antes".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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