Una nueva clase de cerámica se puede termoformar para darles la forma de una chapa de metal

En lo que aclaman como una “nueva frontera en materiales”, ingenieros de la Universidad Northeastern han desarrollado un nuevo tipo de cerámica que puede moldearse en formas delgadas y complejas, abriendo nuevas y expansivas aplicaciones en electrónica. Descritos como cerámicas termoformables, los nuevos materiales surgieron a través de un accidente de laboratorio, pero podrían servir como disipadores de calor más eficientes y duraderos, entre otras posibilidades.

Los autores del estudio estuvieron jugando con compuestos cerámicos experimentales a base de boro para posibles aplicaciones industriales el año pasado y aparentemente habían llevado el material al punto de ruptura.

"Lo disparamos con un soplete y, mientras lo cargábamos, inesperadamente se deformó y se cayó del soporte", Randall Erb, profesor de ingeniería mecánica e industrial en Northeastern. “Miramos la muestra en el suelo pensando que era un fracaso. Nos dimos cuenta de que estaba perfectamente intacto. Simplemente tenía una forma diferente. Lo intentamos unas cuantas veces más y nos dimos cuenta de que podíamos controlar la deformación. Y luego comenzamos a moldear el material por compresión y descubrimos que era un proceso muy rápido”.

El comportamiento del material iba en contra de la sabiduría convencional sobre cómo se forman las cerámicas y qué son capaces de soportar. Cuando se los somete a cambios extremos de temperatura, estos materiales probablemente se agrietarán o se romperán, pero el equipo pudo literalmente aplicar un soplete y mantenerlos en una sola pieza.

"Es único: las cerámicas termoformables, por lo que hemos visto y leído, realmente no existen", dijo el autor del estudio Jason Bice. "Así que es una nueva frontera en materiales".

Un examen más detallado de los materiales reveló una microestructura subyacente que les permite transmitir calor rápidamente. Durante el moldeo y el termoformado, un proceso que normalmente se aplica a los polímeros termoplásticos y las láminas de metal, el equipo descubrió que la cerámica podía moldearse en geometrías complejas, manteniendo al mismo tiempo una buena resistencia mecánica y conductividad térmica.

También juega a su favor, en lo que respecta a las aplicaciones en electrónica, el hecho de que el material no transporta electrones ni interfiere con las radiofrecuencias (RF). En los teléfonos inteligentes y otros dispositivos, se utiliza una gruesa capa de aluminio para disipar el calor. Pero con su conjunto de propiedades y su capacidad de tener menos de un milímetro de espesor y adaptarse a diferentes superficies, el equipo considera que el material cerámico sirve como un disipador de calor más eficaz.

"Si colocas un disipador de calor de aluminio en un componente de RF, básicamente habrás introducido una serie de antenas para interactuar con la señal de RF", dice Erb. "En cambio, podemos colocar nuestro material a base de nitruro de boro dentro y alrededor de un componente de RF y es esencialmente invisible a la señal de RF".

Los científicos recibieron una subvención para continuar desarrollando la tecnología y ahora buscan comercializarla a través de una empresa derivada llamada Fourier.

La investigación fue publicada en la revista Advanced Materials.

Fuente: Universidad del Noreste