Nuevos conocimientos del comportamiento de los materiales nanoestructurados

Dr. Álvaro Torres Islas / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas (CIICAP) de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM)
Archivo: Ciencia de Materiales

Un material intermetalico es una fase intermedia entre sus elementos constituyentes, y sus características son por tanto diferentes a la de estos. En la actualidad, los materiales intermetálicos basados en aluminuros de metales de transición, tales como Niquel, Titanio, Cobalto, y Hierro, han sido extensivamente investigados. Particularmente, los aluminuros de fierro (AlFe), dado su bajo costo, ofrecen buenas propiedades estructurales a elevadas temperaturas, además de su baja densidad y excelente resistencia a la oxidación-corrosión. Este material desarrolla una película protectora de Al2O3, siendo esta la que provee la resistencia a la corrosión. Como en el caso de muchos materiales a granel, la producción de FeAl como material nanoestructurado mejora sus propiedades.
          En este sentido la técnica de aleación mecánica es efectiva para lograr partículas con tamaños muy finos (submicrónicas) y tamaños de cristal nanométricos, lo que conlleva a mejorar las propiedades del material. Dado que el tamaño de partícula tiende hacia el estado nanométrico (100 nm), en la actualidad no existe información acerca del comportamiento a la corrosión en donde el material sea evaluado en forma de partículas finas de este tipo de materiales en periodos largos de tiempo en soluciones acuosas, debido a la ausencia de una técnica o un equipo específicamente diseñado para dicho fin.
Así, el trabajo que se ha desarrollado en el Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas (CIICAP) de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM) en colaboración con el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH) en Morelia y con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) en el programa de estancias posdoctorales. Aplica la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIE) y Resistencia a la Polarización Lineal (RPL) en el monitoreo del comportamiento a la corrosión de partículas nanoestructuradas del intermetálico Fe40Al60 (40y60%de contenido de Hierro y Aluminio en peso atómico respectivamente). La EIE es un método de corriente alterna utilizado en estudios de corrosión el cual se basa en la aplicación de una pequeña señal de potencial (E) a un electrodo, y se mide su respuesta en corriente (I) a diferentes frecuencias. De tal manera que el equipo electrónico usado (potenciostato) procesa las mediciones de potencial –tiempo y corriente-tiempo, dando como resultado una serie de valores de impedancia (Z) correspondientes a cada frecuencia estudiada, los cuales están en función directa del comportamiento del material a la corrosión. La RPL es un método electroquímico de corriente directa en el cual se aplica una señal de potencial al electrodo de trabajo y se mide su respuesta en corriente dando como resultado una serie de valores de resistencia (R) con lo cual se determina la velocidad de corrosión, así entre mayor sea la resistencia menor será la velocidad de corrosión y viceversa. Ambas técnicas evalúan diferentes parámetros por lo que son complementarias entre si.
         El intermetalico Fe40Al60 fue producido por aleado mecánico, y las pruebas de corrosión se llevaron a cabo en soluciones acuosas con diferente pH variando la temperatura, utilizando una disposición innovadora en los elementos de la celda electroquímica de prueba, como se muestra en la Figura1. Utilizando un electrodo de plata-cloruro de plata como referencia (ER) , un electrodo auxiliar de grafito (EA) y como electrodo de trabajo (T),un alambre de platino, al cual se adhieren las partículas en suspensión y dado que el platino es un metal noble (que no se corroe) el registro en las variaciones de corriente y voltaje corresponden directamente a las partículas de Fe40Al60 corroyéndose. Adicionalmente se utilizó la técnica de microscopia electrónica de alta resolución para analizar la superficie de las partículas antes y después de cada prueba.


Los resultados demostraron la posibilidad de monitorear la corrosión de las partículas de Fe40Al60 nanoestructuradas utilizando la disposición de la celda electroquímica experimental utilizando las técnicas de EIS y LPR para materiales volumétricos, de igual manera se encontró que el comportamiento de las nanoparticulas a la corrosión depende de la temperatura, el pH de la solución y la formación de los productos de corrosión principalmente en forma de óxidos de aluminio. La solubilidad de los óxidos en las diferentes soluciones de prueba es un factor importante en el comportamiento a la corrosión. Y por último el principal tipo de corrosión presente en las partículas es de manera uniforme mediante mecanismos de difusión y transferencia de carga dependiendo del pH. Los resultados anteriores y la técnica propuesta, aportan nuevos conocimientos en el entendimiento en el comportamiento de los materiales nanoestructurados para su correcta aplicación en la nanotecnológica, área que actualmente esta presente desde campos tan variados como el de la medicina hasta dispositivos de comunicación.

 


Semblanza


Alvaro Torres Islas es Doctor en Ingeniería por la Facultad de Química de la UNAM. Sus áreas de Investigación son en Metalurgia, Mecánica y Materiales, Orientado a la corrosión de metales y aleaciones. Adscrito a la Universidad Autónoma del Estado Morelos desde 2005 , Catedrático de la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería y miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) desde 2007.