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ciencia

Desarrollan una cerámica para cristales blindados

  • Es obra de científicos del Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos

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01/05/2014 a las 06:00
  • europa press. madrid
Científicos del Laboratorio de Investigación Naval de EE UU (NRL) han desarrollado un método para la fabricación de materiales blindados transparentes a base de espinela nanocristalina, un 50 por ciento más resistentes que los blindajes actuales utilizados en vehículos militares.

Con la dureza más alto reportado para una espinela, un tipo de piedra preciosa, el desarrollo nanocristalino de NRL demuestra que la dureza de la cerámica transparente se puede aumentar simplemente mediante la reducción del tamaño de grano a 28 nanómetros.

Este espinela más dura ofrece la posibilidad de obtener mejores ventanas de blindaje en vehículos militares. Esta investigación ha sido publicada en la revista Acta Materialia.

Para crear la espinela más dura, el equipo de investigación de NRL sinterizó nanopolvos comerciales en materiales nanocristalinos completamente densos. La sinterización es un método común utilizado para crear grandes componentes de metal y cerámica a partir de polvos. Sin embargo, este equipo es el primero en tener éxito en hacer la espinela más dura a través de su desarrollo de la sinterización de alta presión mejorada (EHPS), explica el James Wollmershäuser , principal investigador en el estudio.

El EHPS utiliza altas presiones (hasta 6 GPa) para retardar la velocidad de difusión a granel, romper los aglomerados de polvo, y la posición de nanopartículas muy cerca unas de otras para ayudar a eliminar la porosidad de la cerámica sinterizada. Investigadores NRL pueden entonces explotar el aumento potencial de la superficie de las nanopartículas mediante densificación impulsada de energía en superficie sin engrosamiento.

Con este enfoque para crear la espinela nanocristalina, el equipo de investigación del NRL no observó ninguna disminución en la densidad o resistencia a la fractura debido a la porosidad residual.

En las aplicaciones actuales, la espinela y el zafiro se utilizan para crear materiales para ventanas militares blindadas. Un inconveniente con el zafiro es que es caro de hacer en ventanas . Aumentando aún más la dureza de la espinela, los investigadores del NRL pueden hacer un material más duro que el zafiro y posiblemente reemplazar ventanas de zafiro con ventanas hechas de espinela nanocristalina.

También pueden ser más delgadas y cumplir con las especificaciones militares actuales. Esta delgadez se traduce en ahorros del peso en el vehículo. Así que la espinela nanocristalina desarrollada por NRL aporta mejoras en la dureza, espesor de la ventana y peso, y coste.

Un beneficio final es que la espinela nanocristalina desarrollads por el NRL es muy transparente, por lo que es útil en óptica UV, visible e infrarroja. El material de blindaje utilizado por los militares tiene que ser transparente, de manera que tanto los equipos como el personal puedan ver. Diferentes sensores "ven" diferentes longitudes de onda de la luz. Una sola ventana de espinela nanocristalina desarrollada en el NRL sería transparente a través de muchas longitudes de onda tecnológicamente importantes, aliviando los requisitos de diseño y peso.

El NRL ve una aplicación clara de esta tecnología en las ventanas del puente de mando de la nueva serie de destructores de la Marina de Estados Unidos, como el USS Elmo Zumwalt.



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