Investigadores de la Universidad Técnica Estatal de Samara (SamGTU) han desarrollado un método de modelado que permite predecir la estructura de compuestos metálicos aún no existentes —intermetálicos— compuestos basados en dos o más metales, que poseen mayor resistencia y estabilidad a las temperaturas. El enfoque propuesto simplificará el desarrollo de nuevos materiales para la industria aeroespacial y la automotriz.
Hemos propuesto un enfoque que acelerará el desarrollo de nuevos materiales para diferentes industrias. Permitirá modelar con precisión la estructura de un compuesto con las propiedades deseadas, seleccionar una plantilla topológica adecuada y solo después realizar la síntesis, que requiere tiempo y recursos.
El hierro, el cobre, el aluminio y otros metales puros tienen una estructura relativamente simple: sus átomos están densamente empaquetados en redes cristalinas de alta simetría. Al mismo tiempo, la mezcla de varios metales crea configuraciones complejas a nivel atómico; el modelado de tales sistemas se complica por el hecho de que los métodos actuales no tienen en cuenta todos los aspectos de la red de interacciones atómicas.
Para resolver este problema, los investigadores de SamGTU desarrollaron un nuevo enfoque para realizar tales cálculos: la estructura cristalina de los metales se considera como una red tridimensional, en cuyos nodos se encuentran los átomos, conectados por líneas rectas convencionales. Esta red puede considerarse como un conjunto de subredes intersecantes más simples con un menor número de nodos, parte de los cuales se pueden eliminar si es necesario.
Los investigadores supusieron que en estos vacíos se pueden incrustar átomos de otro metal, conservando las características de una red más simple del metal original al calcular las propiedades de los intermetálicos. Los cálculos posteriores, utilizando el ejemplo de las tres variantes más comunes de redes cristalinas, confirmaron la validez de esta hipótesis, lo que permitió a los científicos reproducir la arquitectura de muchos materiales conocidos utilizados en la industria.
En particular, los científicos de materiales lograron calcular con precisión las propiedades de los intermetálicos basados en titanio y cromo, cerio y cadmio, rodio y vanadio, y también encontraron 90 arquitecturas diferentes de sustancias similares, de las cuales solo 16 se basan en compuestos ya conocidos de varios metales. El estudio teórico y práctico posterior de las siete docenas de estructuras restantes ayudará a descubrir muchos intermetálicos nuevos.
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