La eterna búsqueda de la belleza y dureza en los materiales

Desde tiempos inmemoriales, el ser humano ha buscado materiales que combinen belleza e indestructibilidad. Uno de los más codiciados y demandados durante miles de años ha sido el diamante, cuyo nombre proviene de la palabra griega "adámas", que significa indeformable e irrompible. Su increíble belleza y dureza lo convierten en uno de los materiales más deseados en el mundo.

Investigadores europeos en busca de alternativas duras y económicas

Sin embargo, en los últimos tiempos, investigadores de Europa han estado buscando alternativas más económicas y prácticas a este material tan singular. Aunque el diamante es una forma especial de carbono, existen otros miembros de la familia de este elemento químico, como los nanotubos de carbono, el carbono amorfo y el grafito. Estos materiales están conformados por átomos de carbono, pero sus tipos de enlaces químicos y estructuras cristalinas les confieren diferentes propiedades.

La dureza, una propiedad clave en los materiales

La dureza es una propiedad importante en los materiales, ya que determina su utilidad y resistencia. En el caso de los minerales, la dureza se mide mediante el rayado, que es la resistencia al roce de un mineral. Existen diferentes formas de medir la dureza, pero normalmente se utiliza un instrumento que deja una huella en la superficie del material. La relación entre la superficie de la hendidura y la fuerza empleada para producirla determina la dureza del material. Cuanto más duro sea el material, mayor será su dureza.

El diamante, el material más duro de la Tierra

El diamante es conocido por su excepcional dureza y resistencia al desgaste. De hecho, aproximadamente el 70% de los diamantes naturales del mundo se utilizan en revestimientos resistentes al desgaste en herramientas de corte, perforación y rectificado, así como en aditivos abrasivos. Sin embargo, el diamante presenta un problema: a pesar de ser duro, es sorprendentemente inestable. Cuando se calienta a 800 grados centígrados en presencia de aire, sus propiedades químicas cambian, lo que afecta a su resistencia y lo hace inadecuado para el mecanizado de acero.

El Nitruro de Boro Cúbico, un rival potencial del diamante

Ante estas limitaciones, los investigadores han buscado desarrollar materiales superduros y químicamente estables como sustitutos del diamante. Uno de los rivales más destacados es el Nitruro de Boro Cúbico (c-BN), que tiene una estructura cristalina similar a la del diamante, pero está constituido por átomos de boro y nitrógeno unidos alternativamente. El nitruro de boro cúbico es químicamente y térmicamente estable, y se utiliza habitualmente como revestimiento superduro en máquinas-herramienta de las industrias automovilística y aeroespacial.

Diamantes sintéticos y nitruro de boro cúbico: alternativas asequibles y eficientes

La producción de diamantes sintéticos ha sido una alternativa asequible y eficiente desde la década de 1950. Mediante altas presiones y temperaturas, se puede forzar la reorganización de la estructura del grafito en una estructura cristalina de diamante. Sin embargo, la producción de diamantes sintéticos se limita a ciertos tipos de sustratos y no se obtienen monocristales como los utilizados en joyería. Aunque los diamantes sintéticos son más duros que los naturales, suelen ser policristalinos, formados por agregados de cristalitos pequeños.

El nitruro de boro cúbico, una alternativa prometedora

En el caso del nitruro de boro cúbico, se ha demostrado que puede alcanzar una dureza Vickers de 50 GPa, lo que lo convierte en uno de los materiales más duros del mundo. Aunque inicialmente se creía que la forma hexagonal del nitruro de boro cúbico (w-BN) era menos resistente que el diamante, investigaciones recientes han demostrado que puede ser una alternativa viable. Sin embargo, la producción de w-BN en cantidades suficientes sigue siendo un desafío.

Un avance en la producción de nitruro de boro cúbico

Investigadores del Grupo de Ingeniería de Superficies de la Escuela Superior Ciudad Sahagún de la Universidad Autónoma de Hidalgo han logrado un avance en la producción de nitruro de boro cúbico. Mediante un tratamiento termoquímico llamado carbo-boro-nitruración, han conseguido endurecer una hoja de sierra circular fabricada con hierro puro. Este tratamiento se llevó a cabo en un horno convencional a una temperatura de 950 grados centígrados durante 6 horas. El resultado fue una hoja de sierra circular con una superficie formada por una combinación de fases, incluyendo el nitruro de boro cúbico.

Ventajas del nitruro de boro cúbico frente al diamante

La formación de nitruro de boro cúbico en la superficie de la hoja de sierra circular presenta ventajas en comparación con el diamante. Mientras que el diamante se descompone en dióxido de carbono al alcanzar los 800 grados centígrados en presencia de aire, el nitruro de boro cúbico permanece estable hasta los 1400 grados centígrados. Esto lo convierte en un candidato prometedor para aplicaciones de rectificado de componentes metálicos, donde se genera un intenso calor. Además, a diferencia del diamante, el nitruro de boro cúbico no reacciona químicamente con el hierro y el níquel, lo que limita su capacidad para desbastar y cortar metales.

En conclusión, el nitruro de boro cúbico se presenta como un rival potencial del diamante en términos de dureza y estabilidad química. Su producción asequible y sus propiedades superduraderas lo convierten en una alternativa prometedora en diversas industrias. ¿Será este el material que desbanque al diamante en el futuro?

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