Determinan las condiciones óptimas para hacer más resistentes algunos materiales cerámicos

El profesor Diego Gómez (derecha) junto al también investigador de la US Francisco Luis Cumbrera

Ciertos materiales de amplio uso en la actualidad hoy día son muy caros y escasos a nivel mundial. Por este motivo desde hace años los investigadores estudian la naturaleza, composición, estructura, propiedades y características de los materiales cerámicos, más abundantes en la naturaleza, con el objetivo de modificarlos para optimizar sus propiedades y que puedan en un futuro ser alternativa competitiva a algunos de estos metales. Entre estas propiedades, su respuesta mecánica es con mucho una de las más importantes si se atiende a su posible puesta en servicio.

En esta línea trabaja el Grupo de Investigación Propiedades Mecánicas de Sólidos  adscrito al Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad de Sevilla. Este grupo, entre otras líneas de trabajo, ha determinado bajo qué condiciones el óxido de circonio aleado con el óxido de itrio se convierte en un material de excepcional plasticidad, o material superplástico.

“En concreto, hemos estudiado las propiedades mecánicas de materiales cerámicos avanzados prestando especial atención a la evolución de su microestructura. Ello es así porque sabemos que el movimiento de los granos y la naturaleza química de las fronteras de éstos es fundamental para saber si ese material será más o menos resistente. Ello es especialmente crítico si el tamaño de grano promedio está por debajo de los 100 nanómetros. En este tipo de sistemas, la posible segregación química puede alterar de forma drástica la plasticidad del material, como así hemos puesto de manifiesto”, explica el catedrático de la Universidad de Sevilla Diego Gómez García,  quien añade que “contrariamente a lo establecido desde que se trabaja en Ciencia de Materiales, muchas leyes comúnmente aceptadas dejan de ser válidas en materiales con tamaños de grano en el rango nanométrico (bien por debajo de 100 nanómetros). Por ejemplo, las distribuciones de tamaños de grano pueden seguir en algunos casos leyes totalmente diferentes a las aceptadas en los libros de texto”.

Estos estudios tienen altas aplicaciones prácticas desde el punto de vista fundamental en sectores como las energías renovables, la aeronáutica o la industria automovilística que requieren de materiales muy resistentes.

Este Grupo de Investigación ha recibido la financiación provisional del Plan Nacional de 2012 del Ministerio de Economía y Competitividad para trabajar en el proyecto titulado ‘Simulación Multiescala de YSZ Nanoestructurada: desde la DFT y la Difusión Hasta la Caracterización Microestructural y la Plasticidad’, y mantiene numerosas colaboraciones con expertos del CSIC, CNIM, el Instituto de Cerámica de Galicia, el Instituto Tecnológico de Tokio, y las universidades de Oxford, de Florida, el CNRS de Francia y la Universidad Estatal de Ohio.