Características Mecánicas De Materiales

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No es difícil imaginar que una caída significativa en el peso de los aviones puede resultar en menos consumo de combustible. El resultado de esta mejora en la eficiencia del combustible sería comparable a la diferencia desde el Boeing 787 y Airbus 350-A. La diferencia entre estos dos aviones es la cantidad de algún material ligero que se incorporó en ellos. Esta diferencia es sólo tres por ciento, y, sin embargo, el Airbus 350A consume 25% menos combustible a pesar de dejar de utilizar material mucho más pesado que el innovador Microlattice.

Este metal también podría tener un impacto sustancial en la industria automotriz. Glenn Daehn, investigador de la Universidad Estatal de Ohio, informa que por cada diez por ciento en peso reducción de una mejora de siete por ciento en el consumo de combustible se ha podido crear. Cuando este es aplicado a los millones de vehículos en las carreteras se convierte en una cantidad monumental de ahorros. Anthony Luscher, otro investigador de la Universidad Estatal de Ohio cree que en el futuro todos los vehículos estarán compuesto de estos materiales compuestos ligeros.

Además él cree que el uso de estos materiales irá más allá de los coches y aviones, llegar a cada forma de transporte tales como bicicletas, barcos y trenes.

Aunque la naturaleza a la luz de los metales microrreticulares puede ayudar a producir energía eficiente para coches sin reducir su tamaño, su capacidad para absorber una gran cantidad de estrés y sin ir a través de la deformación permanente, también puede contribuir en gran medida a la industria automovilística.

Por ejemplo, si los metales Microrreticulares se incorporaran en el chacis de automóviles, su gran capacidad de recuperación podría hacer que los coches resistieran a los accidentes. En otras palabras, usando Microlattice en la fabricación de automóviles y vehículos podrían ahorrar en combustibles, añadir seguridad y por su bajo costo de producción, sería muy ahorrador para diversas industrias así como para la sociedad.

CONCLUSIOONES

El material de micro-enrejado, creado por la Universidad de California Irvine, Caltech y

Laboratorios HRL tiene el potencial de mejorar en gran medida una amplia gama de campos científicos.

Este material es extremadamente ligero, delgado y duradero mientras está compuesto por casi totalmente aire. Este material ofrece una resistencia superior en comparación con los metales más pesados, mientras siendo varios órdenes de magnitud más ligero. Con esta combinación de beneficios, la Microlattice metal puede conducir a importantes ahorros a los consumidores mediante la reducción de los gastos de viaje, además de mejorar la seguridad. El desarrollo de esta ligera Microrretícula metálica es una señal prometedora de que los avances en la ingeniería están conduciendo hacia una era eco amistosa medioambiental de la tecnología.

RESULTADOS

El nuevo y original material Microlattice a base de níquel de estructura jerárquica que abarca tres diferentes escalas de longitud (nm, lm y mm) se fabricó y se caracterizó micro estructuralmente y mecánicamente. Estos materiales son producidos mediante una colocación de una plantilla sacrificial obteniendo por auto propagación fotopolímero con guía de ondas. Cortando películas con un espesor de 120 nm a 3 lm son depositados sin corriente eléctrica, mientras que las películas más gruesas (5-26 lm) son obtenido por subsiguiente galvanoplastia de una capa de Ni puro.

Esto da lugar a muestras que abarcan tres órdenes de magnitud en la densidad relativa, de 0,01% a 8,4%.

Caracterización microestructura mediante XRD y TEM revela que las películas delgadas de Microlattice tienen un tamaño de grano ultra fino (7 nm) y un límite elástico de 2,5 GPa. Por el contrario, la películas más gruesas de Microlattice a base de Ni exhiben una distribución mucho más amplia con tamaño de grano promedio de 116 nm y dureza (100) textura en la dirección de chapado, lo que resulta en un límite elástico de

1 GPa. El módulo elástico es muy similar tanto para la base de materiales (E 210 GPa).

Experimentos de compresión uniaxial revelan dos distintos respuestas mecánicas. A densidades ultra bajas (

50%, y la amortiguación en coeficientes de un orden de magnitud más grande que para espumas de Ni convencionales. Este comportamiento para cualquier sistema metálico es sin precedentes.

A densidades más altas (0,1-10%), el comportamiento de compresión es totalmente de plástico, de manera similar a los metales celulares tradicionales.

Obtención de imágenes Ópticas y electrónicas del Microlattice deformado muestran que la deformación en gran medida se localiza alrededor de los nodos.

El pseudo-super-comportamiento elástico del Microlattice con comportamiento de ultra-baja densidad se atribuye a eventos de fractura nodal y pandeo elástico local (retorcimiento), que permiten extensa rotación alrededor de ligamentos finos sin la introducción de la deformación plástica.

Un simple modelo mecánico basado en esta observación capta claramente el orden de magnitud de la relación de espesor crítico-a-diámetro para la transición, y puede ser utilizada para diseños mecánicos con Microlattice a características de amortiguación y recuperación de volumen deseadas. Aunque la localización de la deformación en los nodos limita la alcanzable rigidez y resistencia, puede ser beneficioso para las aplicaciones de absorción de energía, donde la deformación nodal reduce la gran diferencia entre la tensión de pico transmitida y la tensión platau media.

En el régimen ultra-ligero, los materiales de prueba Microlattice caracterizados en esta investigación son aproximadamente de un orden de magnitud más rígido y más fuerte que cualquier otra alternativa existente, e incluso en grandes densidades (8,4%) son tres veces más fuerte que las espumas de níquel de peso comparable. Estos beneficios sustanciales se derivan de la naturaleza jerárquica de la topología de la maya, lo que permite la capitalización de los efectos de plasticidad en un tamaño estructural a macro escala.