Casi tan duro como el diamante


Consiguen crear un compuesto para maquinaria de corte industrial que es casi tan duro como el diamante, pero que se puede obtener a presión normal.Habrá notado que las puntas de las brocas de una taladradora, cuando se necesita agujerear el hormigón, están compuestas por materiales especiales.Hay varios de estos materiales industriales que se utilizan en maquinarias de corte o taladro. En teoría el diamante es el mejor. De hecho se utiliza por su extremada dureza para cortar los objetos más duros, sin embargo no se puede utilizar cuando se cortan objetos que contengan hierro. Durante el proceso a alta velocidad de taladro o corte el diamante reacciona con el hierro produciendo carburo de hierro que erosiona la hoja de corte.La alternativa al diamante para estos usos son compuestos que necesitan ser creados a muy alta presión por lo que resultan muy caros. Un compuesto típico es el nitruro de boro en donde el los átomos de boro y nitrógeno forman una estructura cristalina cúbica. Para crear esta estructura se necesita una presión muy alta.En la universidad de California en Los Ángeles han investigado cómo crear un material muy duro que no necesite altas presiones para su síntesis. Mediante el diseño de sus propiedades microscópicas han dado con el diboruro de renio que resulta ser muy duro e incompresible.La existencia de enlaces covalentes es la que da la dureza los materiales. En el diamante los átomos de carbono están enlazados unos con otros mediante estos enlaces covalentes. En los metales, sin embargo, los enlaces son más flexibles y por tanto pueden ser deformados más facilmente.El equipo de investigadores de UCLA pensaron que si se introducían átomos que formaran enlaces covalentes en un material que fuese muy incompresible se podría conseguir un material superduro y ultra incompresible.Empezaron buscando un metal que tuviera muchos electrones en sus átomos que le dotara de incompresibilidad y terminaron por encontrar que el renio podría ser un buen candidato.Los átomos de boro encajan muy bien entre los átomos de renio formando enlaces covalentes y sin cambiar demasiado la estructura cristalina del material. El resultado es el diboruro de renio, que aunque había sido sintetizado anteriormente a nadie se le había ocurrido esta aplicación.Cuando midieron la dureza del material encontraron que resistía unos 48 gigapascales (GPa) de presión, que aunque está por debajo de los 70-100 Gpa del diamante está muy cerca de los 45-50 Gpa del nitruro de boro.Pero lo mejor es que para la síntesis del material cristalizado se realiza bajo presión ambiente normal.Los investigadores comprobaron que bajo ciertas circunstancias el nuevo material puede rayar incluso el diamante.La dureza del material depende del ángulo bajo el cual se mida dicha dureza debido a su estructura cristalina hexagonal. Así se pueden obtener distintos valores de dureza si ésta se mide perpendicularmente o paralelamente al eje del hexágono del cristal.Es de esperar que tarde o temprano veamos piezas de corte o de taladro confeccionadas con este material.
Referencioas y fuentes:UCLA.Chung H -Y., et al. Science, 316. 436 - 439 (2007).