Revolución a la vuelta de la esquina: científicos ucranianos crean una nueva aleación con propiedades magnéticas nunca vistas

Un equipo de científicos ucranianos ha creado y estudiado una nueva aleación metálica que reúne una combinación de propiedades magnéticas poco habitual entre los materiales de su clase. El trabajo, realizado en Ucrania, describe un material formado por seis elementos cuyo comportamiento cambia de forma notable según el método con el que se fabrique.

La investigación se publicó en la revista científica Functional Materials y la firma un grupo de investigadores de la Universidad Nacional Oles Honchar de Dnipró. El estudio caracteriza la composición y las propiedades físicas de esta aleación multicomponente, un tipo de material que mezcla varios metales en proporciones parecidas.

La aleación ucraniana que combina seis materiales con un magnetismo inusual

La aleación combina hierro, cobalto y níquel con cantidades menores de boro, silicio y berilio. Pertenece a la familia de las aleaciones de alta entropía, materiales que reúnen varios elementos principales en proporciones similares en lugar de partir de un metal base al que se añaden otros. Esa forma de combinarlos explica su conjunto particular de propiedades.

El interés por las aleaciones de alta entropía se debe a que la mezcla de varios elementos en proporciones parecidas puede generar una respuesta magnética y mecánica que un metal simple no ofrece. En este caso, el equipo se centró en medir cómo se comportaba el material bajo distintas formas de fabricación.

El material es ferromagnético, es decir, se comporta como un imán. Lo llamativo es la relación entre esa respuesta magnética y su composición, que hasta ahora no se había caracterizado en una aleación de estas características.

¿Cómo se fabrica esta aleación ucraniana?

El equipo preparó el material en dos estados distintos. Uno por colada convencional, con un enfriamiento lento, y otro mediante un temple ultrarrápido desde el estado fundido, a un ritmo cercano al millón de grados por segundo. Esa velocidad apenas deja tiempo a que los átomos se ordenen al solidificar.

El temple ultrarrápido se obtiene al proyectar el metal fundido sobre una superficie muy fría, un proceso que da lugar a láminas delgadas. Al enfriarse en una fracción de segundo, el material queda con una estructura interna más fina que la de una pieza colada de forma tradicional.

La diferencia en el método de fabricación resultó decisiva. Según los autores del estudio, el enfriamiento rápido afina la microestructura del material y eleva sus tensiones internas, dos factores que modifican de forma directa su comportamiento magnético.

¿Por qué el comportamiento magnético de la aleación ucraniana resulta tan inusual?

El cambio más marcado apareció en la coercitividad (la resistencia de un material magnético a perder su imantación). En las muestras obtenidas por colada, ese valor fue de 5.200 amperios por metro. En el templado de forma ultrarrápida se elevó hasta 17.500, más del triple que en el primer caso.

Ese salto convierte al material templado en un imán duro, la categoría de materiales magnéticos que conservan con fuerza su imantación frente a los campos externos. El aumento responde, según el trabajo, al afinamiento de la estructura y al incremento de las tensiones internas que provoca el enfriamiento rápido.

¿Qué cambia en la dureza y la estructura de la aleación ucraniana?

El temple ultrarrápido también modificó otras propiedades. La microdureza del material descendió de 10.400 a 8.900 megapascales al pasar de la colada al enfriamiento rápido, de modo que la aleación templada resultó algo menos dura pese a su mayor respuesta magnética.

El análisis de la estructura mostró que el material está formado por una fase ordenada de disposición cúbica y por compuestos que combinan hierro, níquel y cobalto con boro. En las muestras templadas, la proporción de esa fase ordenada fue mayor, un cambio que acompaña a las nuevas propiedades registradas.