Auto e aerei più leggeri potrebbero essere all’orizzonte grazie a un progresso nella fabbricazione dell’acciaio. I ricercatori hanno trovato un modo per rafforzare il metallo e ridurre la sua densità – e senza aumentare i costi.
L’avanzamento potrebbe tradursi in un miglio in più per gallone (2 litri per chilometro) nel consumo di benzina per un’auto standard, stima lo scienziato dei materiali Alan Russell della Iowa State University di Ames, che non era coinvolto nel lavoro. Questo non è abbastanza per far saltare di gioia gli automobilisti alla pompa di benzina, ma “è davvero un risultato sostanziale”, dice.
Produrre materiali forti e leggeri è un delicato atto di equilibrio. I materiali più leggeri tendono ad essere più deboli e i materiali più forti tendono ad essere più fragili. Il vetro, per esempio, è forte ma fragile: Puoi provare a piegarlo o allungarlo con le mani e non si muoverà, ma se lo fai cadere sul pavimento si frantuma.
Un metodo per rendere l’acciaio più leggero è aggiungere alluminio, un metallo meno denso. Nell’acciaio, l’alluminio forma un composto fortissimo con il ferro. Questa forza è un vantaggio, ma il composto tende ad organizzarsi in bande fragili. Per disperdere il composto di alluminio e rendere il metallo meno fragile, i ricercatori guidati dallo scienziato dei materiali Hansoo Kim della Pohang University of Science and Technology in Corea del Sud hanno aggiunto il nichel, che ha fatto sì che il composto di alluminio permeasse il metallo in cluster di dimensioni nanometriche invece di lunghe bande. I cluster sono troppo piccoli per causare l’indesiderabile fragilità, ma la forza e la leggerezza dell’alluminio rimangono, i ricercatori riferiscono online oggi in Nature. I ricercatori hanno esaminato il loro acciaio con un microscopio elettronico per confermare che i cluster di alluminio si erano formati. Poi hanno testato il metallo applicando tensione e hanno scoperto che era più forte e meno fragile dell’acciaio convenzionale.
Il nuovo acciaio è uno “sviluppo interessante e nuovo” che ha buone possibilità di essere adottato dall’industria, dice il metallurgista P. Chris Pistorius della Carnegie Mellon University di Pittsburgh, Pennsylvania. Ma non è un drammatico balzo in avanti, dice. “Questo è un incremento molto significativo, ma si basa su ciò che sappiamo su come funzionano gli acciai.”
Dove il nuovo metallo brilla davvero è nel suo costo. Altri metalli leggeri e forti come le leghe di titanio sono troppo costosi per essere usati nei veicoli passeggeri. Il basso prezzo dei metalli usati per produrre il nuovo acciaio significa che il prezzo sarà più vicino a quello dell’acciaio standard, dice Russell, così le case automobilistiche potrebbero usarlo per alleggerire i loro carichi senza far salire i costi. “Questo è il genere di cose che fa salivare liberamente gli ingegneri”, dice Russell. “Amano questo tipo di miglioramento”.
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