El níquel es un metal ampliamente utilizado en la industria manufacturera para procesos de materiales industriales y avanzados. Ahora, los innovadores de la Universidad de Purdue han creado una técnica híbrida para fabricar una nueva forma de níquel que puede ayudar a la producción futura de dispositivos médicos que salvan vidas,dispositivos tecnológicos y vehículos con una fuerte protección resistente a la corrosión.
La técnica de Purdue implica un proceso en el que se aplica electrodeposición de alto rendimiento en ciertos sustratos conductores. El trabajo del equipo de Purdue se publica en la edición de diciembre de Nanoscale.
Uno de los mayores desafíos para los fabricantes con níquel es lidiar con los lugares dentro de los metales donde se cruzan los granos cristalinos, que se conocen como las áreas límite. Estos límites de grano convencionales pueden fortalecer los metales para una demanda de alta resistencia.
Sin embargo, a menudo actúan como concentradores de tensión y son sitios vulnerables para la dispersión de electrones y el ataque de corrosión. Como resultado, los límites convencionales a menudo disminuyen la ductilidad, la resistencia a la corrosión y la conductividad eléctrica.
Otro tipo específico de límite, mucho menos común en metales como el níquel debido a su energía de falla de alto apilamiento, se llama límite gemelo. El níquel único en forma de cristal único contiene una estructura gemela ultrafina de alta densidad peropocos límites de grano convencionales.
Los investigadores de Purdue han demostrado que este níquel en particular promueve la resistencia, la ductilidad y mejora la resistencia a la corrosión. Esas propiedades son importantes para los fabricantes de varias industrias, incluidos los dispositivos automotrices, de gas, de petróleo y microelectromecánicos.
"Desarrollamos una técnica híbrida para crear recubrimientos de níquel con límites gemelos que son fuertes y resistentes a la corrosión", dijo Xinghang Zhang, profesor de ingeniería de materiales en la Facultad de Ingeniería de Purdue. "Queremos que nuestro trabajo inspire a otros a inventar nuevosmateriales con mentes frescas "
La solución de los investigadores de Purdue es utilizar un sustrato de cristal único como plantilla de crecimiento junto con una receta electroquímica diseñada para promover la formación de límites gemelos e inhibir la formación de límites de grano convencionales. Los límites gemelos de alta densidad contribuyenUna alta resistencia mecánica superior a 2 GPa, una baja densidad de corriente de corrosión de 6.91 × 10 −8 A cm −2 , y alta resistencia a la polarización de 516 kΩ.
"Nuestra tecnología permite la fabricación de recubrimientos de níquel nanotwinned con límites gemelos de alta densidad y pocos límites de grano convencionales, lo que conduce a excelentes propiedades mecánicas, eléctricas y alta resistencia a la corrosión, lo que sugiere una buena durabilidad para aplicaciones en entornos extremos", dijo Qiang Li, investigador en ingeniería de materiales y miembro del equipo de investigación. "La plantilla y las recetas electroquímicas específicas sugieren nuevos caminos para la ingeniería de límites y la técnica híbrida puede ser potencialmente adoptada para producciones industriales a gran escala".
Las aplicaciones potenciales para esta tecnología de Purdue incluyen las industrias de semiconductores y automotrices, que requieren materiales metálicos con propiedades eléctricas y mecánicas avanzadas para la fabricación. El níquel nanoalavado se puede aplicar como recubrimientos resistentes a la corrosión para las industrias de automóviles, gas y petróleo.
La nueva técnica híbrida de níquel puede integrarse potencialmente a la industria de sistemas microelectromecánicos después de cuidadosos diseños de ingeniería. Los dispositivos médicos MEMS se utilizan en departamentos de cuidados críticos y otras áreas hospitalarias para monitorear pacientes.
Los sensores de presión relevantes y otros componentes funcionales a pequeña escala en MEMS requieren el uso de materiales con estabilidad mecánica y estructural superior y confiabilidad química.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Chris Adam. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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