Fuerte como el metal pero ligero como el aire. Esta no es una fantasía de algún ingeniero soñador, sino una estructura real que surge de las sugerencias de la madre naturaleza. Esta es la espuma metálica.
Las espumas metálicas se pueden fabricar a partir de una variedad de metales y tienden a ser increíblemente ligeras y fuertes, tanto que tienen muchas aplicaciones en diversas industrias. Pero, ¿qué son exactamente las espumas metálicas?
Inspirado en la naturaleza
En pocas palabras, son metales sólidos con poros llenos de gas. La espuma tiene una capa exterior densa y el interior tiene forma de matriz de poros. La estructura de estas espumas permite el paso de gases e incluso líquidos.
La inspiración para estos materiales proviene de la naturaleza, donde existen estructuras similares en esponjas naturales, piedra pómez y huesos.
En general, las espumas metálicas tienden a estar hechas de aluminio, pero también se pueden formar a partir de una variedad de otros metales, incluidos titanio, tantalio, cobre, zinc o plomo.
Como se mencionó, tienen algunas características clave muy importantes que los hacen particularmente útiles, especialmente en ciencia de materiales. Para resumir sus principales propiedades podemos hacer referencia a la siguiente lista:
- son ultraligeros (el 75-95% del volumen consiste en un espacio vacío o lleno de gas);
- tienen una porosidad muy alta;
- tienen una alta resistencia a la compresión combinada con buenas características de absorción de energía;
- su conductividad térmica es baja;
- son muy fuertes.
Pero incluso si no somos científicos de materiales y no nos sorprenden estas propiedades, solo nos pueden sorprender las muchas aplicaciones, que van desde materiales de construcción hasta soluciones biomédicas y la industria automotriz.
La espuma metálica BASF
Esta espuma metálica especial, desarrollada por BASF, se crea recubriendo esferas de poliestireno con polvo de carbonilo en un lecho fluido.
Dado que las burbujas de gas son menos densas y tienen mayor flotabilidad que el metal fundido, tienden a subir a la superficie, pero a medida que aumenta la densidad del metal fundido, las burbujas de aire quedan atrapadas en la masa fundida.
Para lograr esto, a menudo se utilizan polvos cerámicos finos o se utilizan elementos de aleación para estabilizar las partículas en el metal fundido.
La espuma de titanio y el aluminio poroso
También hay espuma de titanio metálico. Es un material permeable de muy baja densidad con muchas aplicaciones. Sus características distintivas son su altísima porosidad (entre el 75 y el 95% en volumen), tanto es así que el material está compuesto principalmente por espacios vacíos.
Pero algunas formas de aluminio también son porosas y tienen algunas similitudes con la espuma metálica, sin que técnicamente lo sean. La principal diferencia entre el aluminio poroso y la espuma está en el proceso de fabricación. El aluminio poroso se forma fundiendo el metal junto con la sal cristalina en la forma deseada. Cuando se completa el moldeado, la sal se lava y las áreas que contenían granos de sal permanecen como poros.
De hecho, el aluminio poroso, con su sencilla tecnología de fabricación, es una alternativa válida a las espumas.
¿Y el acero?
Naturalmente, uno se pregunta si el acero, uno de los metales más utilizados de todos, también es poroso. En realidad, el acero inoxidable no es intrínsecamente poroso, pero se puede crear acero inoxidable poroso. Por ejemplo, un team de investigadores de la Universidade Federal de São Paulo (Brasil) pudo producir acero inoxidable poroso para uso médico.
En conclusión, las espumas metálicas son un material muy interesante, no solo por sus propiedades físicas y el proceso de fabricación, sino también por sus diversas aplicaciones. Inspirados en la naturaleza, estos materiales podrían encontrar otros usos increíbles en un futuro no muy lejano.
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