Creato un nuovo metallo con forza superiore e leggerezza del peso

Potrà sostituire l’alluminio e il titanio, nella costruzione di auto, aerei, immobili. La sua durezza e leggerezza si prestano a molti impieghi industriali in considerazione anche del suo basso costo.

Realizzato dai ricercatori dell’Università della California in Los Angeles (UCLA). Presenta un alto coefficiente di durezza in proporzione al peso, ottenuto grazie ad una combinazione di nanoparticelle di carburo di silicio con il magnesio. Come descritto in un articolo pubblicato sabato scorso sulla rivista internazionale “NATURE”, la nuova ricerca descrive il nuovo metodo che il team ha utilizzato per disperdere e stabilizzare le nanoparticelle in metalli fusi.   I ricercatori della Henry Samueli School of Engineering and Applied Science della University of California, Los Angeles (UCLA) hanno pensato di infondere all’interno del magnesio delle nanoparticelle di carburo di silicio, un materiale ceramico di grandissima resistenza strutturale utilizzato per la fabbricazione dei dischi dei freni nelle automobili o di lame per utensili.

Struttura del nuovo metallo composto da magnesio e nanoparticelle di carburo di silicio, in grado di offrire grande resistenza e peso leggero

Fondendo il carburo di silicio con il magnesio i ricercatori sono riusciti a realizzare un prodotto di qualità e caratteristiche superiori comparabile con l’alluminio e il titanio. A causa della sua leggerezza potrà trovare impiego nella costruzione di automobili, aerei, manufatti e beni immobili. La struttura del metallo è di tipo portante e mostra ottime proprietà di forza.  Più che nell’idea di combinare questi due materiali, l’innovazione proposta dagli scienziati statunitensi risiede nel sistema di dispersione e stabilizzazione di nanoparticelle nel metallo fuso e nella definizione di un metodo di produzione su larga scala che potrebbe cambiare radicalmente l’utilizzo del metallo nell’industria.

I ricercatori della UCLA hanno fuso nanoparticelle di carburo di silicio in una fusione di lega composta da zinco e magnesio e hanno ottenuto questo metallo resistente ma ultraleggero. Il carburo è un materiale ceramico duro utilizzato in forma di lame. Il metallo non cambia le sue caratteristiche alle alte temperature e ciò lo rende adatto a diversi impieghi industriali: si pensa sopratutto all’industria aerospaziale. Essendo il magnesio un metallo molto disponibile è certa la rapida commercializzazione del nuovo super metallo.

Lingotti di magnesio

Nel progetto attuale, il team di ricerca ha utilizzato nanoparticelle, invece di micro-particelle. Le nanoparticelle sono solo 1-100 nanometri di dimensione ovvero un miliardesimo di metro. Il metallo contiene 86% di magnesio e il 14% di carburo di silicio. Il gruppo di ricerca non ha fornito indicazioni sul possibile costo di fabbricazione del metallo su scala commerciale ma, dato il basso costo del magnesio, sembra sia conveniente l’utilizzo poiché è una risorsa abbondante e relativamente economica, ed un aumento del suo utilizzo non dovrebbe causare danni ambientali.

Lingotti di magnesio trasportati in container

I test dimostrano che a parità di materiali con la stessa densità, il super materiale fornisce prestazioni che lo rendono adatto a impieghi in ambito aereo spaziale. Il gruppo di ricerca ha utilizzato la tecnica di torsione ad alta pressione per comprimere il metallo e migliorarne ulteriormente la forza. La ricerca è stata finanziata da sovvenzioni del National Institute of Standards and Technology.

Lo scienziato Xiaochun Li, responsabile della ricerca UCLA

Xiaochun Li, il ricercatore principale della Cattedra di ricerca in Manufacturing Engineering presso la UCLA ha dichiarato:

“Con un infuso di elaborazione fisica nel trattamento dei materiali, il nostro metodo apre un nuovo modo per migliorare le prestazioni di diversi tipi di metalli infondendo uniformemente nanoparticelle dense per migliorare le prestazioni dei metalli ed affrontare le sfide energetiche e di sostenibilità nella società di oggi.”

Xiaochun Li, responsabile della ricerca spiega:

“È stato ipotizzato che le nanoparticelle potessero davvero potenziare la resistenza dei metalli senza comprometterne la plasticità, in particolare i metalli leggeri come il magnesio, ma nessuno è stato in grado di disperdere le nanoparticelle di ceramica nei metalli fusi, fino ad ora”

 “Con l’aiuto della fisica e della processazione dei materiali, il nostro metodo spiana una nuova strada per potenziare la prestazione di molti diversi tipi di metallo, infondendo in modo regolare dense nanoparticelle al fine di migliorare le prestazioni dei metalli ed in modo da rispettare le sfide energetiche e di sostenibilità della società odierna”.