Los cazas del futuro tendrán materiales con memoria de forma

Los aviones de combate, como el F/A-18 estadounidense, necesitan poder adaptar sus alas para ser transportados en portaaviones. Actualmente, el sistema que utilizan los aviones de combate para conseguir esto se compone de piezas mecánicas de gran peso y muy complejas. Pero de acuerdo con un reciente estudio, publicado en Acta Materialia, esto podría cambiar con el uso de aleaciones con memoria de forma de alta temperatura (HTSMA por sus siglas en inglés).

Los autores del estudio, liderados por Ibrahim Karaman, han analizado aleaciones con memoria de forma con la ayuda de inteligencia artificial (IA) para aumentar la eficiencia y el rendimiento de los aviones de combate. Esta tecnología podría permitir el plegado de las alas de los aviones de combate mediante calentamiento y enfriamiento eléctricos, lo que facilitaría un movimiento más eficiente.

Los HTSMA harían que el avión se moviera con menos peso y mayor eficiencia, lo que significa que más aviones estarían listos para volar a mayor velocidad con un uso óptimo de la energía. Solo hay un problema: hasta la fecha, las aleaciones con memoria de forma han tenido un problema y es que suelen ser bastante caras. Para resolver esto el equipo de Karaman sugiere que la IA y la experimentación de alto rendimiento pueden combinarse para acelerar el descubrimiento de materiales y reducir los costes de desarrollo.

Esto significa que el proceso podría realizarse más rápido, dando como resultado, materiales más eficientes a un costo asequible. Diseñar nuevos materiales requiere probar miles de mezclas de metales para encontrar la adecuada, ya que incluso un cambio minúsculo puede alterar por completo el comportamiento del material. Por lo tanto, encontrar la combinación adecuada para la aleación podría ser un experimento aleatorio.

“Este trabajo demuestra que podemos diseñar mejores aleaciones de alta temperatura no mediante un costoso proceso de prueba y error, sino mediante una exploración inteligente y específica basada en datos y física – señala Karman -. Este proyecto es emocionante, ya que demuestra el potencial de los marcos avanzados de desarrollo de aleaciones que hemos estado desarrollando en los últimos años”.

Han utilizado ordenadores e inteligencia artificial para predecir cómo interactuarían las diferentes mezclas de metales, evitando así la necesidad de probar cada opción en sus laboratorios. Esto supone una reducción considerable del número de combinaciones que deben probar en el laboratorio.

“Este marco no solo acelera el descubrimiento – añade Karaman -, sino que también abre la puerta a la adaptación de aleaciones para funciones específicas, como la reducción de la pérdida de energía o la mejora del rendimiento de la actuación en diversas aplicaciones”.

El objetivo es diseñar materiales que cambien de forma en respuesta al calor o la electricidad, como si fueran un músculo para las máquinas.

Estos materiales especiales (actuadores) se utilizan en la industria aeroespacial, la robótica y los dispositivos médicos. Una vez alcanzado este objetivo, podrían hacer que los aviones de combate estadounidenses sean más ágiles y funcionen mejor.