UPV/EHUko ikertzaileek superelastikotasun-propietateak aztertu dituzte eskala nanometrikoan, aleazio batez egindako zutabeak dimentsio nanometrikoetaraino zizelkatuz. Nature Nanotechnology zientzia-aldizkari entzutetsuan argitaratutako artikuluan, ikertzaileek adierazi dute mikrometro bateko diametrotik behera materialak portaera desberdina duela eta askoz ere tentsio handiagoa aplikatu behar zaiola deformatu ahal izateko. Portaera superelastiko horrek bide berriak zabaltzen dizkie elektronika malguko mikrosistemen eta giza gorputzean ezar daitezkeen mikrosistemen aplikazioei.
Dimentsio nanometrikoko lehenengo aleazio superelastikoa garatu du UPV/EHUk
UPV/EHUko Fisika Sailean forma-memoria duten aleazioekin egindako ikerketa baten emaitzak argitaratu ditu Nature Nanotechnologyk
Lehenengo argitaratze data: 2017/06/02
Neurri handi batean deforma daitezkeen materialen propietate fisikoa da superelastikotasuna. Material superelastikoak % 10eraino deforma daitezke —material elastikoak baino askoz ere gehiago—: haga zuzen bati tentsio bat aplikatuz, U itxura har dezake, eta tentsioa kentzean, hagak erabat berreskuratzen du hasierako forma. Material makroskopikoetan ondo frogatua dagoen arren, "orain arte, ezin izan du inork aztertu superelastikotasuna dimentsio mikrometriko eta nanometrikoetan", azaldu du José María San Juan Nature Nanotechnologyk argitaratutako artikuluaren ikertzaile nagusi eta UPV/EHUko katedradunak.
UPV/EHUko Materia Kondentsatuaren Fisika Saileko eta Fisika Aplikatua II Saileko ikertzaileek egiaztatu ahal izan dute "efektu superelastikoa mantendu egiten dela kobre-aluminio-nikel aleazio bateko gailu oso txikietan". Ikerketan, Cu-14Al-4Ni aleazioa erabili dute; aleazioak memoria-forma du eta giro-tenperaturan superelastikotasuna ageri du. Ikerketa-taldeak 20 urte daramatza aleazio hori maila makroskopikoan ikertzen.
San Juanek azaldu duenez, "aizto-moduko baten gisara materiala zizelkatzen duen ioi-kanoi bat", Focused Ion Beam izenekoa, erabiliz eraiki dituzte aleazioaren mikro eta nanozutabeak, 2 µm eta 260 nm bitartekoak —mikrometro bat metro baten milioiren bat da, eta nanometro bat, metro baten mila milioiren bat—. Zutabe horiei tentsio bat aplikatu zaie nanoindentadore izeneko gailu sofistikatu bat erabiliz, zeinaren bidez "indar ikaragarri txikiak aplika daitezkeen", eta, hala, materialaren portaera neurtu eta aztertu dute.
Ikertzaileek lehen aldiz egiaztatu eta kuantifikatu dute superelastikotasunaren tentsio kritikoarekin lotutako propietateak nabarmen aldatzen direla mikrometro batetik beherako diametroetan: "Materiala desberdin jokatzen hasten da, eta tentsio askoz ere handiagoa behar da fenomenoa gertatu ahal izateko. Aleazioak superelastikotasuna izaten jarraitzen du, baina tentsio handiagoetan". Tamainarekin gertatzen den tentsio kritikoaren handitze hori nobedadea dela nabarmendu du San Juanek, eta adierazi du, halaber, portaera-aldaketa horren arrazoia argitu ahal izan dutela: "Zutabe horiei tentsio bat aplikatzean egitura atomikoa zergatik eta nola aldatzen den ulertzeko aukera ematen duen eredu atomiko bat proposatu dugu".
Elektronika malguko mikrosistemak eta giza gorputzean ezar daitezkeen gailuak
Aurkikuntza honen garrantzia azpimarratu du UPV/EHUko katedradunak, "eskala txikian gertatzen den portaera superelastiko zirraragarria da" eta bide berriak zabaltzen ditu forma-memoria duten aleazioak mikro eta nanosistema elektromekaniko malguen garapenean erabiltzeko estrategien diseinuan. "Elektronika malgua ohikoa da gaur egungo merkatuan; gero eta gehiago erabiltzen da jantzietan, kirol-oinetakoetan, hainbat pantailatan…". Halaber, ikertzaileak adierazi du horrek guztiak garrantzi handia duela giza gorputzean ezar daitezkeen gailu adimendun mediko-sanitarioak garatzeko, adibidez, Lab on a chip edo laborategia txip batean moduko gailuak: "Txip batean txerta daitezkeen mikroponpa edo mikroeragingailu txikiak eraiki ahal izango dira, askotariko tratamendu medikoetarako giza gorputzaren barnean substantzia bat askatu eta erregulatu ahal izateko".
"Espero da aurkikuntza honek eragin zientifiko eta teknologiko handia izatea eta hurbileko alorretako hainbat alderdi irauli ahal izatea", dio San Juanek, eta pozik dago "gai izan baikara ikerketa-lerro berri bat irekitzeko eta UPV/EHUn erabat garatzeko gaitasuna izateko beharrezkoa den jakintza guztia transferitzeko eta zentro aurreratuenek dituzten lan-tresnez hornitzeko".
Informazio osagarria
José María San Juan Nuñez, UPV/EHUko katedraduna, UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Materia Kondentsatuaren Fisika Saileko Metalurgia Fisikoa lantaldeko buru da. Ikerketa honetan, UPV/EHUko Fisika Aplikatua II Sailaren, Cadizko Unibertsitateko Materialen Zientzia Sailaren eta CIC nanoGUNEren lankidetza izan dute.
Erreferentzia bibliografikoa
- Size effect and scaling power-law for superelasticity in shape-memory alloys at the nanoscale
- Nature Nanotechnology (2017; Vol. 12: pages 790–796)
- DOI: 10.1038/nnano.2017.91
