El acero nano estructurado La resistencia a tracción del acero tradicional apenas alcanza el 10% de su valor teórico (27,30 GPa) como consecuencia de los defectos e impurezas en su estructura interna, que se originan durante el proceso de fabricación. En la actualidad ya se está fabricando el llamado ACERO NANOESTRUCTURADO, empleando una nueva tecnología de fabricación que manipula, a nano escala, su estructura durante el complejo proceso de fabricación. fabricación. La nueva tecnología de fabricación consigue una reducción de tamaño y una mayor uniformidad de los micro cristales que se forman, eliminando o reduciendo los defectos en los cristalitos (de tamaño 100-200 nm). Si se produce alguna micro fisura o discontinuidad durante la fabricación, ésta será finísima en anchura y de longitud muy pequeña, abarcando una menor extensión dentro de la masa del acero. La modificación de la microestructura se produce por la adición de nano partículas auto ensamblables (ej. Nano partículas de cobre) en los bordes de los granos de acero. Otra técnica para modificar la estructura del acero haciéndola más compacta, uniforme y prácticamente con ausencia de defectos, consiste en someter al acero a un proceso de deformaciones plásticas severas. En la actualidad se f abrican algunos algunos tipos de acero nano estructurado como:
Microcomposite Microcomposite Multistructural Formable Steel (MMFX). El acero bainítico. Advanced high strength steels (AHSS). Nanostructured ODS ferritic steel (Proyecto europeo). El acero martensítico.
El acero de alta Resistencia, bajo en carbono, para la construcción de edificios, que incorpora nano partículas de cobre. La tecnología de fabricación del acero nano estructurado está en constante evolución y perfeccionamiento, nuevas aleaciones con la utilización de nano partículas metálicas diversas. Todo este esfuerzo tecnológico permite la mejora continua de las propiedades de los nanos aceros, haciéndolos más eficientes, más resistentes a tracción a la vez que más dúctiles, tenaces y resistentes a la corrosión y la fatiga, además de otras propiedades como: mayores resistencias al frio y al calor, mayores resistencias a esfuerzos dinámicos, por su mayor deformabilidad plástica, mayor resistencia al creep y mayor resistencia al calor >700ºC. Los aceros nanos estructurados superarán ampliamente el valor 1,5 GPa de resistencia última a tracción, pudiendo llegar a alcanzar el valor de 2,0 GPa. Los aceros nanos estructurados que se fabrican actualmente tienen una resistencia a tracción media de 1236 MPa, una resistencia al corte de 768 MPa y una deformación mínima del 12%, pudiendo llegar a alcanzarse valores del 30%.
En resumen, los aceros nanos estructurados permiten reducir la cuantía de acero en vigas y pilares, del orden del 15% / metro de perfil o barra. Es un material más ecológico y eficiente por su mayor resistencia a la corrosión y a la fatiga, al impacto y tiene una mayor ductilidad y tenacidad.
Barras MMFX2 de acero nano estructurado
Diferentes tipos de acero. Relación resistencia-ductilidad.
TRIP: acero martensítico al manganeso; elevada energía deabsorción TWIP: twinning induced plasticity; acero al manganeso con plasticidad inducida Maraging TRIP: acero martensítico envejecido antes y después del tratamiento Austenitic: acero inoxidable austenítico
Curvas tensión deformación. Acero nano estructurado con nanos cristales Ni -Fe y Acero 4140 (Q-T).
NANO INVESTIGACIÓN En un artículo sumamente interesante, los investigadores Konstantín Sobolev y Miguel Ferrada Gutiérrez, adscritos a la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Autónoma de Nuevo León, explican que la nanotecnología cambiará el mundo del concreto. Los científicos detallan que entre los nuevos polímeros de nana ingeniería se encuentran los súper plastificantes de alta eficiencia para mezclas de concreto y fibras de alta resistencia con capacidad excepcional de absorción de energía. Las nano partículas, como la sílice, son aditivos muy efectivos para mezclas poliméricas y el concreto, lo cual hace parte de los trabajos que buscan aumentar el rendimiento y la auto-compactación del concreto sin afectar la trabajabilidad y la resistencia del mismo a base de cemento Portland, una de las materias primas de mayor consumo en el mundo.
“Desde el punto de vista de la ingeniería, la estructura compleja con base cementicia a escala nano, se encuentra aparentemente en evolución hacia una nueva generación que ofrezca un concreto más resistente y durable, con mejor respuesta a la traccióndeformación y más amplio rango de propiedades como la conductividad eléctrica, la humedad y otras. Los nanoligantes o los materiales nano cementantes de ingeniería con nano componentes cementicos y partículas de escala nano integrarán la nueva escala de innovación y desarrollo”, acotan los investigadores en el artículo publicado en la revista Noticreto. El potencial es inmenso, la nanotecnología tendrá gran importancia en el mejoramiento del rendimiento de los materiales convencionales y procesos constructivos.
OTROS MATERIALES Tres grupos de nanos materiales se encuentran bajo el mismo rango atómico, y es posible medir la dureza y resistencia de los componentes a nivel microscópico y nanoscópico. Ciertas propiedades más específicas fueros descubiertas en un material de nano estructura amorfa de cristales C – S – H, desarrollado como material de pintura y acabado con propiedades de auto-limpieza, resistencia a la decoloración, protección anti – grafiti y elevada resistencia al desgaste, apariencia de baldosa con auto-limpieza, y pinturas y morteros basados en tecnología de fotocatálisis; las finas capas nanométricas protegen al refuerzo contra la corrosión, como también para mejorar al aislamiento térmico de los cristales de las ventanas. Entre los nuevos polímeros en nana ingeniería se encuentran los súper plastificantes de alta eficiencia para mezclas de concreto y fibras de alta resistencia con capacidad excepcional de absorción de energía. Las nano partículas como la sílice, son aditivos muy efectivos para mezclas poliméricas y para el concreto, lo cual hace parte de los trabajos que buscan aumentar el rendimiento y la auto-compactación del concreto sin afectar la trabajabilidad y la resistencia del concreto a base de cemento Portland, una de las materias primas de mayor consumo en todo el mundo. El Portland es uno de los materiales más importantes, pero a la vez uno de los menos estudiados para mejorar su potencial. Desde el punto de vista de la ingeniería, y para mejor entendimiento y precisión, la estructura compleja con base cementicia a escala nano, se encuentra aparentemente en evolución hacia una nueva generación para ofrecer un concreto más resistente y durable, con mejor respuesta a la tracción-deformación y más amplio rango de propiedades como la conductividad eléctrica, temperatura, humedad y otras. Mientras tanto, los nuevos concretos avanzan hacia un desarrollo sostenible, hacia la reducción de su costo y del consumo de energía durante su producción, en esencia, mejorando todas las condiciones que exige la demanda actual. Los nanoligantes, o materiales nano cementantes de ingeniería con nanos componentes cementicios y partículas de escala nano, integrarán la nueva escala de innovación y desarrollo.
CONCLUSIONES La ciencia ha evolucionado de una manera impresionante, desde nuevos avances en sectores como la salud, el espacio e incluso la modificación de caracteres humanos, hasta productos que están al alcance de nuestras manos todo esto por medio de la manipulación de moléculas ya sea de forma física o química, jugando con las nuevas propiedades como resultado de estos y con características como la durabilidad y disponibilidad de masas, iguales o mejores, pero que por medio de estos se obtengan mayores beneficios y que proporcionen grandes avances a la humanidad pero sin dañar su propia supervivencia. El proponer uno o varios materiales alternos en cuestión de la construcción es difícil ya que deben ser técnicamente viables para buscar un beneficio a fin, mas sin embargo por medio de la ciencia la arquitectura ha buscado un aliado, ya que se están proponiendo elementos alternos los cuales dentro de su composición estén dotados de condiciones necesarias en cuestiones de habilidades técnicas y capacidades que puedan ser mucho mejores a los actuales.
