Un nuovo metodo di riscaldamento per alcuni metalli potrebbe portare a migliori materiali da costruzione resistenti ai terremoti.

Ricercatori e colleghi della Tohoku University hanno trovato un modo economico per migliorare le proprietà di alcuni metalli a "memoria di forma", noti per la loro capacità di tornare alla loro forma originale dopo essere stati deformati. Il metodo potrebbe far posto alla produzione di massa di questi metalli migliorati per una varietà di applicazioni, compresi i materiali da costruzione antisismici.

La maggior parte dei metalli è costituita da un gran numero di cristalli ma, in alcuni casi, le loro proprietà migliorano quando sono formati da un singolo cristallo. Però, i metalli a cristallo singolo sono costosi da produrre.

I ricercatori hanno sviluppato un metodo di produzione più economico che sfrutta un fenomeno noto come "crescita anormale del grano". Utilizzando questo metodo, i molteplici "grani" di un metallo, o cristalli, crescere irregolarmente, alcuni a spese di altri, quando è esposto al calore.

La tecnica del team prevede diversi cicli di riscaldamento e raffreddamento che si traducono in una barra di metallo a cristallo singolo di 70 centimetri di lunghezza e 15 millimetri di diametro. Questo è molto grande rispetto alle dimensioni delle attuali barre in lega a memoria di forma, rendendolo adatto per applicazioni edili e di ingegneria civile, dice Toshihiro Omori, il ricercatore capo dello studio.

Per produrre la grande barra di metallo monocristallo, una lega metallica viene riscaldata a 900°C quindi raffreddata a 500°C, cinque volte. Seguono quattro cicli di riscaldamento a 740°C e poi raffreddamento a 500°C. Finalmente, il metallo viene riscaldato un'ultima volta a 900°C. L'omissione dei cicli di riscaldamento a temperatura inferiore (740°C)/raffreddamento (500°C) non ha portato al risultato del singolo cristallo.

La lega che usavano, che è fatto di rame, alluminio e manganese, è un noto metallo a memoria di forma che è facile da tagliare con le macchine. L'aumento della dimensione dei cristalli del materiale ne aumenta drasticamente l'elasticità. Alterare la sua forma lo rende anche abbastanza forte. Queste caratteristiche combinate lo rendono molto attraente per la costruzione di strutture in grado di resistere ai terremoti.

"Poiché la presente tecnica è vantaggiosa per la produzione in serie di singoli cristalli a causa della semplicità del processo, questa scoperta apre la strada ad applicazioni di cristalli singoli a memoria di forma per materiali strutturali, come per applicazioni sismiche in edifici e ponti, "concludono i ricercatori nel loro studio pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .