La realización de tareas de mantenimiento dentro de una planta nuclear ejerce una gran presión sobre el equipo, debido a las temperaturas extremas que son difíciles de soportar por los componentes sin degradarse. Ahora, los investigadores del MIT y de otros lugares han encontrado una forma radicalmente nueva de fabricar actuadores que podríanser utilizado en ambientes extremadamente calurosos
El sistema se basa en materiales de óxido similares a los utilizados en muchas de las baterías recargables actuales, ya que los iones entran y salen del material durante los ciclos de carga y descarga. Si los iones son iones de litio, en el caso de las baterías de iones de litio,o iones de oxígeno, en el caso de los materiales de óxido, su movimiento reversible hace que el material se expanda y contraiga.
Tal expansión y contracción puede ser un problema importante que afecta la vida útil de una batería o celda de combustible, ya que los cambios repetidos en el volumen pueden causar la formación de grietas, lo que puede provocar cortocircuitos o un rendimiento degradado. Pero para los actuadores de alta temperatura, estos cambios de volumen son un resultado deseado en lugar de un efecto secundario no deseado.
Los hallazgos se describen en un informe que aparece esta semana en la revista Materiales de la naturaleza , por Jessica Swallow, una estudiante graduada del MIT; Krystyn Van Vliet, Michael 1949 y Sonja Koerner, profesora de Ciencia e Ingeniería de Materiales; Harry Tuller, profesor de ciencia e ingeniería de materiales; y otros cinco.
"Lo más interesante de estos materiales es que funcionan a temperaturas superiores a 500 grados Celsius", explica Swallow. Eso sugiere que sus movimientos de flexión predecibles podrían aprovecharse, por ejemplo, para el mantenimiento de la robótica dentro de un reactor nuclear, o actuadores dentromotores a reacción o motores de naves espaciales.
Al acoplar estos materiales de óxido con otros materiales cuyas dimensiones permanecen constantes, es posible hacer actuadores que se doblen cuando el óxido se expande o contrae. Esta acción es similar a la forma en que funcionan las tiras bimetálicas en los termostatos, donde el calentamiento hace que un metal se expandamás que otro que está unido a él, lo que hace que la tira unida se doble. Para estas pruebas, los investigadores utilizaron un compuesto denominado PCO, para el óxido de cerio dopado con praseodimio.
Los materiales convencionales utilizados para crear movimiento mediante la aplicación de electricidad, como los dispositivos piezoeléctricos, no funcionan tan bien a temperaturas tan altas, por lo que el nuevo sistema podría abrir una nueva área de sensores y actuadores de alta temperatura.se utilizará, por ejemplo, para abrir y cerrar válvulas en estos ambientes calientes, dicen los investigadores.
Van Vliet dice que el hallazgo fue posible como resultado de un sistema de medición mecánica basado en sonda de alta resolución para condiciones de alta temperatura que ella y sus compañeros de trabajo han desarrollado a lo largo de los años. El sistema proporciona "mediciones de precisión demovimiento material que aquí se relaciona directamente con los niveles de oxígeno ", dice ella, lo que permite a los investigadores medir exactamente cómo el oxígeno entra y sale del óxido metálico.
Para realizar estas mediciones, los científicos comienzan depositando una capa delgada de óxido de metal sobre un sustrato, luego usan el sistema de detección, que puede medir pequeños desplazamientos en una escala de nanómetros, o billonésimas de metro ". Estos materiales son especiales,"dice ella," porque 'inhalan' oxígeno dentro y fuera, y cambian de volumen, y eso hace que el sustrato se doble ".
Si bien demostraron el proceso utilizando un compuesto de óxido en particular, los investigadores dicen que los hallazgos podrían aplicarse ampliamente a una variedad de materiales de óxido, e incluso a otros tipos de iones además del oxígeno, que entran y salen de la capa de óxido.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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