Carburo de renio: tan duro como el diamante

Investigadores de la Universidad del Papaloapan (Unpa), en colaboración con el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt) y la Universidad de Frankfurt, Alemania, buscan sintetizar un material con propiedades similares o superiores al diamante, pero con menor costo de fabricación y con el propósito de utilizarlo en el sector industrial. El estudio ha revelado que el carburo de renio (Re₂C) es candidato a imitar las propiedades de dureza y resistencia del diamante, además de ser un material barato de sintetizar.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el doctor Erick Juárez Arellano, investigador partícipe en el proyecto, recalcó que los materiales duros son sumamente útiles ya que dependiendo de su grado de dureza pueden ser utilizados para perforación y tallado. Actualmente el material conocido que posee mayor dureza es el diamante, pero su proceso de fabricación es caro debido a la complejidad, pues requiere mil grados Celsius y cien mil atmósferas de presión.

“Hemos explorado carburos, nitruros y boruros de materiales de transición, y el carburo de renio es el que más se ha acercado a las propiedades mecánicas del diamante, además puede obtenerse a presión atmosférica”, explicó el investigador Erick Juárez Arellano.

Agregó que este material podría ser utilizado en sistemas de corte y de desbaste en el sector industrial, en donde generalmente se usa acero, óxido de silicio o carburo de tungsteno. Un ejemplo de ello se da en la industria minera en donde se emplean sistemas de corte y desbaste para la liberación del oro.

Una de las pruebas realizadas es para la obtención del módulo de bulto, que se encarga de medir la resistencia a ser comprimido y la cual oscila en 400 gigapascales (GPa) en el carburo de renio, mientras que en el diamante es de 430 gigapascales. Las diferencias mecánicas son mínimas entre ambos materiales, motivo por el que se continúan realizando pruebas con distintos procesos de síntesis e incluso con otros materiales.

Como parte de las investigaciones iniciales en este ámbito, el doctor Erick Juárez Arellano, en colaboración con otros investigadores, publicó en 2008 el artículo científico “Reaction of rhenium and carbon at high pressures and temperatures”  y en 2011 el artículo “Synthesis of binary transition metal nitrides, carbides and borides from the elements in the laser-heated diamond anvil cell and their structure-property relations”, en donde aborda el alto potencial de carburos, boruros y nitruros para aplicaciones industriales. Ambos trabajos fueron publicados por la revista especializada Hard Materials: Advances in Synthesis and Understanding.

Para obtener este material fue necesario utilizar un equipo denominado molino de bolas planetario de alta energía, el cual es parecido a una licuadora. Las bolas integradas al molino al chocar transfieren energía cinética, misma que genera cambios en la estructura química del material; gracias a este equipo es posible la síntesis del material a presión atmosférica.

“El sistema en especial me gusta mucho porque llevo alrededor de ocho años trabajando en él, desde mi estancia en el Instituto de Geociencias en Alemania, en donde trabajé en la síntesis del material pero a altas presiones. Aquí fue posible obtenerlo a presión atmosférica mediante la molienda mecánica”, expresó el especialista.

Este trabajo se lleva a cabo gracias al enlace entre la Unpa, el Ipicyt y la Universidad de Frankfurt, y pretenden igualar o rebasar las propiedades mecánicas del diamante a través de la implementación del carburo de renio; sin embargo, continuarán realizando pruebas con otros materiales y diversos procesos de síntesis.

Fuente: CONACYT.