Escritura de libro de texto y artículos de divulgación, sobre nuevos procesos de conformado de materiales metálicos porosos, sus propiedades mecánicas y aplicaciones.

Abstract

Los nuevos procesos de conformado y el desarrollo de nuevos materiales metálicos, tardan alrededor de 10 años en plasmarse en libros de texto de dominio público, y para cuando estos se publican en libros ya hay nuevos procesos y nuevos materiales desarrollándose. Actualmente en Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM-UNAM, se desarrollan nuevos materiales metálicos y procesos de manufactura, en el caso particular las espumas metálicas y otros materiales altamente porosos, con estructura celular tienen muchas combinaciones interesantes de propiedades físicas y mecánicas, como alta rigidez junto con un muy bajo peso específico, o alta permeabilidad de gases con alta conductividad térmica. Entre los materiales celulares fabricados por el hombre encontramos las espumas poliméricas que son actualmente las más importantes, con amplias aplicaciones en casi cada sector tecnológico. Sin embargo y a pesar de que es menos conocido, los metales y aleaciones pueden producir también en materiales celulares o espumas que tienen propiedades que están cobrando gran importancia en la actualidad, que pueden ser aprovechadas en las diferentes ramas tecnológicas, ya que son materiales con bajas densidades y nuevas propiedades físicas, mecánicas, térmicas, eléctricas y acústicas; estas espumas ofrecen el potencial para ser aplicadas en estructuras ligeras, absorción de energía, control térmico, permeabilidad para aire y agua, blindaje electromagnético, amortiguador de vibraciones, etc. En este sentido, los metales celulares han sido reconocidos como materiales multifuncionales, debido a que cubren una serie de características necesarias en diferentes aplicaciones, las cuales varían según el proceso de producción empleado. Aunque las espumas poliméricas son los materiales más utilizados en la actualidad, parecen ser insuficientemente rígidas y, por otro lado, las cerámicas son muy frágiles. Es por esto que las espumas metálicas cobran un gran interés, ya que muchas propiedades ingenieriles de estos materiales son superiores a las de los polímeros: son más rígidas por un orden de magnitud, son estables a elevadas temperaturas, poseen una superior resistencia al fuego y no producen humos tóxicos en presencia de fuego. Por otro lado, estos materiales son completamente reciclables con ningún problema de contaminación o de residuos, siendo esto último de gran importancia ya que los nuevos materiales a menudo presentan un impacto ambiental negativo. Estos metálicos porosos poseen un conjunto de propiedades excepcionales entre las cuales se nombraran algunas: son altamente deformables, exhiben un meseta de esfuerzo si se comprimen, muestran un cambio en el coeficiente de Poisson cuando son deformadas, ultra-baja densidad combinada con alta resistencia y buena amortiguamiento de vibraciones mecánicas, y buenas características de absorción de energía.

Existen un gran número de métodos de producción de materiales celulares metálicos, algunos de los más comúnmente utilizados se encuentran: 1) Espumas producidas a partir de polvos metálicos , 2) Metales celulares basados en materiales de sacrifico, 3) Espumas producidas a partir de metales fundidos, 4) Estructuras de esferas metálicas vacías, 5) Técnicas de electrodeposición, 6) Espumado directo, 7) Deposición de vapor, 8) Solidificación eutéctica solido-gas, 9) Técnicas de fundido de polvos compactos, 10) Colada de precisión con espumas poliméricas, 11) Formado por aspersión, 12) Colada alrededor del material de relleno (Método de infiltración), entre otros métodos. Posterior a la fabricación es necesario realizar la caracterización microestructural y mecánica, mediante métodos destructivos y no destructivos, de las espumas para poder entonces sugerir las aplicaciones en las que estas pueden ser empleadas. Aplicaciones Las aplicaciones de los materiales metálicos altamente porosos han cobrado gran importancia en las diversas áreas de la ciencia y la tecnología. Algunas de las aplicacio