Un descubrimiento sorprendente podría cambiar la forma en que la industria usa el níquel
"Este hallazgo ayudará a los ingenieros a predecir dónde es más probable que comience la corrosión. Incluso puede conducir a la producción de metales que se corroen menos".
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Monedas de níquel de Estados Unidos / Imagen de referencia / Pixabay
EurekAlert | Universidad Texas A&M
El níquel es uno de los elementos más abundantes en la tierra. Es duro, pero maleable, magnético a temperatura ambiente y un conductor relativamente bueno de electricidad y calor. En particular, el níquel es altamente resistente a la corrosión, lo que proporciona una variedad de usos por parte de la industria.
Sin embargo, un descubrimiento sorprendente realizado por un equipo de investigadores de la Universidad Texas A&M descubrió que el níquel no solo se corroe, sino que lo hace de la manera que menos esperaban los científicos.
El equipo fue dirigido por el Dr. Michael Demkowicz, profesor asociado y director graduado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, y director del Centro de Excelencia en Investigación sobre Sólidos Deformados Dinámicamente en la Universidad Texas A&M.
Su trabajo fue publicado en la revista Physical Review Materials de la American Physical Society en un artículo titulado "Corrosión preferencial de límites gemelos coherentes en níquel puro bajo carga catódica".
Una observación sorprendente
Al igual que un rompecabezas terminado, los materiales están hechos de piezas entrelazadas. Microscópicamente, el níquel está hecho de agregados de cristales o granos pequeños y apretados.
La corrosión ataca preferentemente las articulaciones, o "límites", entre estos granos. Este fenómeno, conocido como corrosión intergranular, es un tipo de descomposición localizada que ocurre a nivel microscópico, apuntando a la descomposición de los materiales en los bordes de cada uno de estos límites, en lugar de en la superficie externa del material. Como tal, debilita el material de adentro hacia afuera.
Hasta ahora, los científicos pensaban que un tipo especial de límite, conocido como límite gemelo coherente, era resistente a la corrosión. Sorprendentemente, el equipo descubrió que casi toda la corrosión en sus experimentos ocurrió precisamente en estos límites.
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Los límites gemelos coherentes son áreas en las que el patrón de estructura interna del material forma una imagen especular de sí mismo a lo largo de un borde compartido. Ocurren cuando las formaciones de cristales a ambos lados de un borde ancho de un átomo se alinean sin desorden ni desorden. Estos tipos de límites ocurren naturalmente durante la cristalización, pero también pueden ser el resultado de una influencia mecánica o térmica.
"El níquel puro es principalmente resistente a la corrosión. Pero cuando lo cargamos en el lado catódico (pasivo y de energía más baja), que es aún menos probable que se corroa, sorprendentemente, vimos trincheras de corrosión visibles en límites gemelos coherentes", dijo Mengying Liu, estudiante graduado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en Texas A&M y primer autor del artículo. "Este hallazgo ayudará a los ingenieros a predecir dónde es más probable que comience la corrosión. Incluso puede conducir a la producción de metales que se corroen menos".
Una mejor comprensión
La investigación del equipo no solo proporciona a los ingenieros una visión vital de los materiales a menudo utilizados en situaciones que requieren resistencia a la corrosión, sino que también ofrece una nueva perspectiva con respecto a la corrosión intergranular a lo largo de límites gemelos coherentes.
Durante años, los investigadores han operado asumiendo que los límites gemelos coherentes resisten la corrosión. Incluso han trabajado para crear metales que tienen más de estos límites en un esfuerzo por reducir la corrosión.
"Este hallazgo lleva décadas de suposiciones sobre la corrosión del metal y las voltea", dijo Demkowicz. "En un esfuerzo por reducir la corrosión, la gente ha estado fabricando metales que contienen tantos límites gemelos coherentes como sea posible. Ahora toda la estrategia tendrá que ser reconsiderada".
Demkowicz cree que la información científica proporcionada por este estudio puede ser aún más importante que sus aplicaciones tecnológicas. "Resulta que el razonamiento que anteriormente nos llevó a creer que los límites gemelos coherentes son resistentes a la corrosión es defectuoso", dijo. "Este trabajo proporciona pistas sobre cómo mejorar nuestra comprensión fundamental de la corrosión del metal".
