Esta espiral, que parece fosilizada en la materia, no tiene nada que ver con un fenómeno geológico… Es el resultado de un ensayo mecánico de termoformado sobre vidrio metálico.
El termoformado es un proceso de formación utilizado en muchos campos, que consiste en calentar el material para ablandarlo y luego deformarlo por compresión en un molde para darle la forma o el patrón deseado. Esto es lo que se usa comúnmente para moldear plásticos como bandejas de comida.
El vidrio metálico es una aleación metálica cuya organización atómica es similar a la del vidrio, lo que le da su nombre. Se produce por un enfriamiento muy rápido de un metal líquido, creando así un material amorfo. El objetivo es congelar la estructura del estado líquido (con sus átomos desorganizados) antes de que los átomos tengan tiempo de organizarse, o mejor dicho, de cristalizar, como lo harían convencionalmente los metales. Así, donde los sólidos cristalinos tienen átomos ordenados en patrones predecibles, las estructuras amorfas tienen átomos desorganizados y ningún orden de largo alcance. En particular, esto permite obtener una material más fuerte y más duro. Es el estudio de la deformación en caliente de este material lo que está en el corazón de mi trabajo de tesis.
Así como el vidrio convencional se puede deformar cuando se calienta (como lo demuestran tan bien los sopladores de vidrio y las centrífugas), el vidrio metálico también se puede deformar cuando se eleva a una temperatura alta, aquí 480°C. Luego, el material se comprime en un molde para reproducir un patrón, como esta espiral aquí.
¡El único inconveniente de estas pruebas es que el vidrio metálico es mucho más fuerte que el moho! Este último eventualmente se agrieta bajo la presión aplicada. Podemos, por tanto, ver en la imagen, además de la esperada espiral, unas líneas irregulares, que son simplemente las grietas del molde, también termoformadas en la superficie.
Termoformado, vidrio metalizado y aplicaciones
En general, los vidrios metálicos tienen propiedades interesantes para aplicaciones de miniaturización, por ejemplo en biomedicina, relojería o microelectrónica. ¡Nuestra espiral finalmente mide solo 6 mm de ancho!
Adquirida con un microscopio óptico, esta foto refleja el resultado de una de las primeras pruebas conocidas de termoformado en este tono de vidrio. Su objetivo era determinar si era posible reproducir el patrón y confirmar o no la elección de parámetros, como la temperatura o la velocidad de deformación del vidrio metálico.
Posteriormente, se pueden probar nuevos patrones para modificar las propiedades de la superficie del material, como hacerlo hidrofóbico, imitar la morfología de las hojas de loto o crear patrones de panal para mejorar la resistencia al desgaste. Las ventajas generales de los vidrios metálicos se combinarán así con nuevas propiedades superficiales accesibles por termoformado.
Esta imagen es una de las ganadoras del concurso Mécapixel 2021.
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