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WASHINGTON — En la película de 1991 «Terminator 2: Judgment Day», un malévolo androide que cambia de forma y viaja en el tiempo llamado T-1000, hecho de metal líquido, demostró una cualidad única. Golpeado por ráfagas o balas, su metal se curaba a sí mismo.
El metal autorreparable sigue siendo solo ciencia ficción, ¿verdad? Aparentemente no.
Los científicos describieron el miércoles cómo las piezas de platino y cobre puro curaron espontáneamente las grietas causadas por la fatiga en el metal durante experimentos a nanoescala que fueron diseñados para estudiar cómo se forman y se propagan estas grietas en el metal sometido a tensión. Expresaron optimismo de que esta capacidad podría convertirse en metales para crear máquinas y estructuras de autorreparación en un futuro relativamente cercano.
La fatiga del metal ocurre cuando el metal, incluidas las piezas de máquinas, vehículos y estructuras, se agrieta microscópicamente después de estar expuesto a estrés o movimiento repetidos, daño que tiende a empeorar con el tiempo. La fatiga del metal puede causar fallas catastróficas en áreas como la aviación (motores a reacción, por ejemplo) y la infraestructura (puentes y otras estructuras).
En experimentos en los Laboratorios Nacionales Sandia del gobierno de EE. UU. en Nuevo México, los investigadores utilizaron una técnica que tiraba de los extremos de pequeñas piezas de metal unas 200 veces por segundo. Inicialmente se formó una grieta y se extendió. Pero unos 40 minutos después del experimento, el metal se derritió nuevamente.
Los investigadores llamaron a esta cura «soldadura en frío».
«El proceso de soldadura en frío es un proceso metalúrgico que ocurre cuando dos superficies metálicas relativamente lisas y limpias se juntan para reformar los enlaces atómicos», dijo Brad Boyce, científico de materiales de Sandia National Laboratories, quien ayudó a dirigir el estudio publicado en la revista Nature.
«A diferencia de los robots de autocuración de la película ‘Terminator’, este proceso no es visible a escala humana. Ocurre a escala nanométrica y aún no podemos controlar el proceso», añadió Boyce.
Las piezas de metal tenían unos 40 nanómetros de espesor y unos pocos micrómetros de ancho. Si bien el curado solo se observó en los experimentos con platino y cobre, Boyce dijo que las simulaciones indicaron que la autorreparación puede ocurrir en otros metales y que es «totalmente plausible» que las aleaciones como el acero puedan exhibir esta calidad.
«Es posible imaginar materiales hechos a la medida para aprovechar este comportamiento», dijo Boyce.
«Dado este nuevo conocimiento, puede haber estrategias alternativas de diseño de materiales o enfoques de ingeniería que se pueden idear para ayudar a mitigar las fallas por fatiga. Además, esta nueva comprensión puede arrojar luz sobre las fallas por fatiga en las estructuras existentes, mejorando nuestra capacidad para interpretar y predecir tales fallas», agregó Boyce.
En el pasado, los científicos crearon algunos materiales autorreparables, en su mayoría plásticos. El coautor del estudio, Michael Demkowicz, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Texas A&M, predijo la autocuración en el metal hace una década.
Demkowicz calculó correctamente que, bajo ciertas condiciones, someter el metal a una tensión que normalmente empeoraría el agrietamiento relacionado con la fatiga podría tener el efecto contrario.
«Mi conjetura ahora es que las aplicaciones tangibles de nuestros descubrimientos tardarán otros 10 años en desarrollarse», dijo Demkowicz.
«Cuando hice mis predicciones por primera vez, algunos miembros de la prensa dijeron que estaba trabajando en un T-1000. Eso sigue siendo ciencia ficción», dijo Demkowicz. «Sin embargo, hacia el final de ‘Battlestar Galactica’ (serie de televisión), el equipo adaptó algo de la tecnología Cylon (una raza ficticia de robots) para ayudar a curar el daño por fatiga en su nave, haciendo que el metal se comporte más como tejido orgánico que puede curar sus propias heridas. Diría que estamos trabajando más como el ejemplo de ‘Battlestar Galactica'».
La autocuración se observó en un entorno muy específico utilizando un dispositivo llamado microscopio electrónico.
«Una de las grandes preguntas que quedan abiertas en el estudio es si el proceso también ocurre en el aire, no solo en el entorno de vacío del microscopio. Pero incluso si solo ocurre en el vacío, todavía tiene ramificaciones importantes para la fatiga en las naves espaciales o la fatiga asociada con las grietas del subsuelo que no están expuestas a la atmósfera», dijo Boyce.
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