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Editorial

Metales inteligentes que se autoreparan

En 2023 los científicos de Albuquerque fueron testigos de un milagro: un metal fragmentado pudo volver a su estado original sin intervención humana. ¿Un milagro? ¿Una revelación que rompe con la ciencia? ¿O tal vez la inteligencia natural nuevamente sorpendiéndonos? Lo cierto es que si esto puede llevarse a industria bien podríamos estar ante la posibilidad de puentes, máquinas, vehículos y herramientas con capacidad de recuperarse de ciertos tipos de averías de manera permanente y sin intervención humana.

La noticia surge de los laboratorios Sandia National Labs en conjunto con la universidad Texas A&M. Uno de los investigadores del grupo llamado Brad Boyce describe al fenómeno como la capacidad intrínseca y natural que tienen los metales de sanarse a sí mismos. Esta sería una insólita habilidad natural que se aplica a daños por fatiga de materiales.

Posiblemente hayan pasado inadvertidas antes a nuestros ojos debido a que el fenómeno es visible solo a pequeñísima escala. De hecho para observarla han tenido que desarrollar un microscopio especial basado en transmisión de electrones, que les permite ver las fisuras y reparación con un tamaño que anda en la escala un millón de veces más pequeño que el grosor de una mina de lápiz.

No es difícil imagina la felicidad que tendrían los fabricantes de vehículos o maquinarias sabiendo que el motor de su producto no se deteriora tan fácil. De por medio habría menos costos de reemplazo, tiempo de services, menos riesgos al usar el producto, y en en algunos casos menos riesgos de vida.

Todo empezó cuando Michael Demkowicz hizo simulaciones de fisuras en metales a escalas diminutas, y buscó cuáles serían las condiciones para sellar esas pequeñas fallas producidas por el uso y acción de fuerzas mecánicas. Realmente no se esperaban encontrar esa reacción reparadora en los metales. Sólo querían evaluar cómo se formaban y propagaban las grietas a través de una pieza de platino a nanoescala utilizando una técnica que habían desarrollado para tirar repetidamente de los extremos del metal 200 veces por segundo.

Sorprendentemente, aproximadamente 40 minutos después del experimento, el daño cambió de rumbo. Un extremo de la grieta se fusionó nuevamente como si estuviera volviendo sobre sus pasos, sin dejar rastro de la herida anterior. Con el tiempo, la grieta volvió a crecer en una dirección diferente.

En la actualidad esto se ha visto y reproducido en metales nanocristalinos en el vacío. Pero los científicos tienen un largo camino por delante ya que pretenden inducir de alguna manera controlada este tipo de comportamientos en metales convencionales en el aire.

La mirada está puesta en estas innovaciones para que finalmente los investigadores de materiales se animen a considerar que, en las circunstancias adecuadas, los materiales pueden hacer cosas que hasta ahora la ciencia no pudo predecir. La inteligencia natural, una vez más nos sorprende. Tocará también esperar que los teóricos de la IA intenten introducir estos comportamientos como un nuevo tipo de heurístico, tal como otrora hicieron con otros comportamientos de metales como los modelos denominados Simulated annealing (recocido simulado, cristalización simulada, templado simulado o enfriamiento simulado), que es un algoritmo de búsqueda metaheurística para problemas de optimización global cuyo objetivo es encontrar una buena aproximación al valor óptimo de una función en un espacio de búsqueda grande.

Daniela López De Luise

Academia Nacional de Ciencias de Buenos Aires

Coordinadora Académica CETI

Fuentes:

Microscopic cracks vanish in experiments, revealing possibility of self-healing machines

, 19 jul 2023. Troy Rummler, https://newsreleases.sandia.gov/healing_metals/

Barr, C.M., Duong, T., Bufford, D.C. et al. Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding. Nature 620, 552–556 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06223-0