jueves, 16 de abril de 2015

COMO SE PULE EL MINERAL MAS DURO DEL MUNDO -- EL DIAMANTE




Después de cientos de años, los investigadores del Fraunhofer IWM en Friburgo han logrado descifrar el mecanismo atómico detrás de diamante pulido. 





Es el material más duro en el mundo, y sin embargo no sólo se puede utilizar para cortar otros materiales, sino que además se puede pulir a si mismo. 





Ya hace más de 600 años que los primeros diamantes se cortaron y la misma técnica todavía se utiliza para transformar las piedras en joyas exquisitas y más tarde en herramientas industriales inigualables.





Mecanismo de remoción de material durante el pulido de diamantes 
Una partícula de diamante afilado, pela una partícula de polvo como el cristal en la superficie del diamante. Al mismo tiempo, el oxígeno del aire reacciona con las cadenas de carbono en la superficie para formar dióxido de carbono.





Dr. Lars del equipo del Prof. Michael Moseler en el Instituto Fraunhofer para la Mecánica de los Materiales IWM en Friburgo / Alemania Pastewka, ahora pueden revelar el secreto de por qué es que los diamantes se pueden mecanizar. 





El equipo publicó sus hallazgos en la edición en línea actual de Nature Materials.





Este trabajo representa un gran avance en la tribología -la investigación de la fricción y el desgaste. 
A pesar de la gran importancia para la industria, los fundamentos científicos de la tribología, son poco conocidos.
Los diamantes se han molido por artesanos durante cientos de años usando ruedas de hierro fundido con incrustaciones de finas partículas de diamante que dan vuelta en alrededor de 30 metros por segundo en el borde exterior.





El hecho de que los diamantes reaccionan direccionalmente ha sido conocido durante mucho tiempo, dice Lars Pastewka. 
El fenómeno físico se conoce como anisotropía. 





Los átomos de carbono en el enrejado del diamante tiene forma de celosía, algunos de los cuales son más fáciles de trabajar que otros, dependiendo del ángulo en que se sostiene el diamante.





Durante cientos de años, los investigadores han estado buscando una manera lógica de explicar este fenómeno empírico, y hasta el momento han sido infructuosos. 





Igualmente, nadie ha sido capaz de explicar por qué es posible que el material más duro del mundo se pueda mecanizar. 





Michael Moseler explica el método en términos simples: 

"Debido a la fricción de alta velocidad entre el diamante en bruto y las partículas de diamante en la rueda de hierro fundido, una fase de carbono  completamente diferente se crea en la superficie de la piedra preciosa en un proceso mecanoquímico. 
La velocidad en la que aparece esta fase material depende de la orientación de los cristales de diamante en bruto. "Aquí es donde entra en juego la anisotropía", explica Moseler.





El nuevo material en la superficie del diamante, agrega Moseler, se "despega" de dos maneras: el efecto arado de las partículas de bordes afilados de diamantes en la rueda rasca repetidamente fuera diminutas partículas de polvo de carbono de la superficie - esto no será posible en el estado del diamante original, que es demasiado duro y en el que las fuerzas serían demasiado grandes. 





El segundo choque, igualmente importante sobre la superficie del cristal normalmente impenetrable y duro es debido al oxígeno (O) en el aire. 
Las moléculas de O2 se enlazan con átomos de carbono (C) dentro de las cadenas de carbono largas e inestables, que se han formado en la superficie de la fase vítrea para producir el gas de CO 2 , dióxido de carbono.





El modelo recientemente desarrollado no es sólo un hito en el campo de la investigación de diamante: 
"Se demuestra también que los procesos de fricción y desgaste se pueden describir con precisión con los métodos de simulación de material moderno que van desde el nivel atómico para objetos macroscópicos."





Fernando Gatto
Kaia Joyas Uruguay

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