Investigadores de diferentes centros europeos como el Instituto Max Planck, la Universidad de Delft o el Real Instituto de Tecnología de Estocolmo trabajan para descubrir el acero del futuro. De momento, tienen ya cuatro nuevas aleaciones que ofrecen un coeficiente de expansión térmica (contracción del material cuando se expone a frío o calor) que mejora el de los aceros actuales.
Aleaciones de alta entropía
El acero no es otra cosa que hierro mezclado con otros materiales y su composición varía en función del uso final que se le quiera dar al material. Ahora, desde 2004, la adición decenas de elementos que pueden permitir obtener materiales mejores, más duraderos y más resistentes es posible gracias a las aleaciones de alta entropía, que se pueden desarrollar gracias al uso de inteligencia artificial: “las máquinas ahorran tiempo y esfuerzo y se pueden realizar muchas más combinaciones”, explica Ziyuan Rao, del Instituto Max Planck. Como ejemplo, desde el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas del CSIC ponen el caso del acero toledano: “aquellas espadas se forjaban con carbón vegetal de los montes cercanos a Toledo y ese carbón era especial, porque contenía más carbono, lo que hacía las espadas más duras”, explica. A ese resultado venturoso se llegó gracias a la técnica de ensayo-error y a la casualidad, pero ahora, los programas informáticos que manejan los expertos en ciencia de los materiales pueden elaborar cálculos, diseñar modelos y anticipar resultados aunque, al final, es el hombre quien facilita a la máquina toda esa información. De hecho, lo único que cambia es la capacidad de proceso, mucho mayor en un ordenador que en un cerebro humano.
¿Cómo trabajan los investigadores que diseñan el acero del futuro?
El sistema de inteligencia artificial que utilizan tiene tres pasos: un modelo genera nuevas mezclas partiendo de un base de datos que los investigadores han elaborado previamente y, después, utilizan otro modelo para predecir las propiedades que tendrá cada composición diseñada. En el último paso, es el sistema de IA el que puntúa cada aleación propuesta según su ajuste a los parámetros fijados y su grado de novedad. De 1.000 diferentes fórmulas, se han escogido cuatro. El estándar con el que se comparan es el invar, una aleación compuesta por un 64% de hierro, un 36% de níquel y pequeñas cantidades de manganeso, carbono y cromo que destaca por su bajísimo coeficiente de expansión térmica. Lo diseñó a finales del XIX Charles Edouard Guillaume y, gracias a él, ganó el premio Nobel. El acero invar todavía se utiliza hoy para fabricar instrumentos de precisión, relojes, péndulos y válvulas de motores. Ahora, los investigadores implicados en este proyecto creen haber encontrado, de momento, dos aleaciones que lo igualan y otras dos que lo mejoran. Y todo, de la mano de la inteligencia artificial. Las aleaciones de alta entropía están iniciando, así, una nueva era: prometen mejoras en propiedades muy demandadas, como las magnéticas, la resistencia a la corrosión y la tolerancia a las temperaturas extremas. Y los reactores de fusión, precisamente, necesitan materiales con estas características. Quizá, el humilde acero, sea la herramienta que nos permitirá superar la crisis energética global.