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Tridimita Sorprende a Investigadores al Combinar Propiedades de Vidrio y Cristal con Conductividad Térmica Constante — Estudio Puede Transformar Varias Tecnologías
Científicos de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, anunciaron un avance en la comprensión del calor en los materiales. Confirmaron la existencia de un compuesto con comportamiento inédito. Es una forma específica de dióxido de silicio llamada tridimita, con propiedades térmicas híbridas que combinan características de cristal y vidrio.
Essa tridimita fue inicialmente encontrada en meteoritos y también está presente en Marte. El descubrimiento refuerza la importancia de comprender el comportamiento térmico de materiales en diferentes ambientes.
Según los investigadores, la tridimita puede transformar sectores como electrónicos, siderurgia y aeroespacial.
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El Calor es un Desafío Constante
En microchips y cohetes, el control del calor es esencial. Esto se debe a que el rendimiento y la durabilidad de estos sistemas dependen de la forma en que los materiales disipan o retienen energía térmica.
Normalmente, los cristales y vidrios actúan de manera opuesta cuando se calientan. En los cristales, la conductividad térmica tiende a caer con el aumento de la temperatura. En cambio, en los vidrios, suele aumentar. Este contraste dificulta el uso eficiente de materiales híbridos.
Ecuación para Unir Extremos
La investigación liderada por Michele Simoncelli, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Fundación Fu, abordó este problema de frente.
El equipo desarrolló, en 2019, una ecuación unificada que describe cómo se mueve el calor tanto en cristales como en vidrios.
Según el comunicado oficial, esta ecuación puede explicar el comportamiento de materiales parcialmente desordenados o con defectos.
Ejemplos incluyen compuestos utilizados en células solares de perovskita, escudos térmicos y dispositivos de recuperación de calor.
Predicción con Aprendizaje Automático
El equipo utilizó aprendizaje automático para simular el comportamiento de un material específico: el dióxido de silicio, que compone la arena.
La forma estudiada fue la tridimita, encontrada en meteoritos. La hipótesis era audaz: predecir que su conductividad térmica se mantendría constante, independientemente de la temperatura.
Con base en esto, el grupo buscó validación experimental. La colaboración involucró a investigadores de la Universidad Sorbona, en París.
Usaron una muestra de tridimita proveniente de un meteorito que cayó en Steinbach, Alemania, en 1724.
Pruebas Confirman la Teoría
Las pruebas mostraron que la tridimita meteórica realmente presenta una estructura atómica intermedia entre cristal y vidrio.
Y más: su conductividad térmica permanece prácticamente la misma entre 80 y 380 Kelvin. Esto valida la predicción realizada por Simoncelli y su equipo.
Además, los investigadores afirman que la tridimita puede formarse naturalmente en ladrillos refractarios usados en hornos de acero. Esto ocurriría tras décadas de exposición al calor extremo.
Aplicaciones Promisorias
El descubrimiento puede ayudar a mejorar la gestión térmica en la industria del acero, que es una de las más contaminantes del mundo.
Si es posible aplicar materiales derivados de la tridimita en estos procesos, hay potencial para reducir la emisión de carbono.
Otro punto importante es que la tridimita fue detectada en Marte. Entender su comportamiento térmico puede revelar nuevos detalles sobre la historia geológica de los planetas.
Por último, el estudio puede traer avances en áreas como energía vestible, inteligencia artificial y procesamiento de información magnética.
La investigación sigue en marcha, con nuevas etapas previstas para los próximos años.
Con información de Interesting Engineering.
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