domingo, 30 de septiembre de 2012

Para hacer vidrio más fuerte, hay que enfriarlo más lento

Peter Wolynes (Químico de Rice University) y el estudiante graduado Apiwat Wisitsorasak han determinado en un nuevo estudio que un proceso llamado deposición de vapor químico, que se utiliza industrialmente para hacer películas delgadas, podría producir un vidrio que resiste una gran presión sin romperse.

Ellos reportan sus resultados en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Sus cálculos se basaron en una versión modificada de un modelo innovador matemático que Wolynes crea por primera vez para responder una interrogante de décadas de antigüedad sobre cómo las formas de cristal.
Con las modificaciones, la teoría Wolynes ahora puede predecir la resistencia a la rotura de cualquier vidrio, incluyendo las variedades comunes hechos de sílice y tipos más exóticos hechos de polímeros y metales.
Los científicos de materiales han debatido durante mucho tiempo la física de lo que ocurre cuando el vidrio se endurece y enfría. De hecho, la transición es uno de sus rompecabezas últimos grandes del campo. Temperaturas de refrigeración para determinados tipos de vidrio están bien definidos por siglos de experiencia, pero Wolynes argumenta que sea posible utilizar esta información para mejorar la resistencia final del vidrio.
Las propiedades elásticas del producto terminado y la energía configuracional (las fuerzas positivas y negativas entre las moléculas), celebrada en éxtasis por la "congelación" proceso de determinar qué tan cerca un vaso llega al ideal teórico, el más estable de vidrio es posible, dice.
"La impresión usual de vidrio es que, en comparación con otros materiales en su vida, parece fácil de romper", dice Wolynes, profesor de Ciencias y profesor de la química. "La realidad es que cuando está recién hecho y no esté rayada, el vidrio es muy fuerte".

La teoría no parece que se refieren a cristales, sin embargo. "En los primeros días, cuando la gente se midió por primera vez las propiedades de los cristales, se encontraron con que eran fácilmente rompible. Vidrio de sílice es muy alto punto de fusión, por lo que se espera que sea fuerte "

"Básicamente, hemos aplicado nuestra teoría de lo que determina la forma en que el líquido se reorganiza como se está convirtiendo en vidrio. A esto se añade la fuerza impulsora adicional cuando se aplica tensión, y ver lo que predice para el límite de lo mucho que se puede empujar antes de que los átomos de rodar una sobre la otra ", y el cristal se rompe.

Se toma nota de los resultados teóricos se asemejan a los experimentales para la mayoría de los materiales. "La buena noticia es, según esta teoría, si se puede hacer de un material que es mucho más cercano al ideal de cristal del vidrio que se obtendría si pudiera hacer lo infinitamente lentamente -. Entonces usted será capaz de aumentar su fuerza" Eso no puede ser posible mediante enfriamiento tradicional de lentes de sílice, metal y polímero, que los cálculos de los investigadores indican se acercan a sus límites.
Pero podría ser posible a través de la deposición de vapor de átomos, similar al proceso de deposición química de vapor utilizado en la microelectrónica y la nanotecnología para hacer películas delgadas. "Haría falta afinar la velocidad de deposición de las propiedades de transición de líquido / de cristal", dice Wolynes.

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