Agencia de Noticias UN- El acero, nitruros y carburos metálicos son algunos de los compuestos químicos a los que se les aplicó la técnica de simulación por dinámica molecular (DM), para obtener dureza, elasticidad y menores coeficientes de fricción en maquinaria industrial.

“En esta investigación se simularon las propiedades mecánicas de recubrimientos”, explicó el estudiante de maestría, Héctor Darío Aristizábal Soto, quien hace parte del grupo académico PCM Computational Applications, de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.

En su trabajo de maestría, titulado Técnica de simulación por dinámica molecular para la nanoindentación y nanorayado de películas delgadas, el estudiante explica que este sistema se basa en un crecimiento tridimensional que reproduce la forma real de recubrimientos o capas delgadas puestas sobre otra superficie.

El investigador precisó que la dinámica molecular es una técnica computacional que utiliza la segunda ley de Newton, para estudiar el comportamiento de sistemas de grandes dimensiones. Estos son llevados a escala atómica, con el fin de obtener propiedades de dimensiones nanoscópicas (a escala de nanómetros).

Los recubrimientos con alta dureza y bajo coeficiente de fricción, utilizados para disminuir el desgaste de materiales, son de gran importancia para la industria metalmecánica, pues resulta indispensable proteger piezas de maquinaria y herramientas que están expuestas a condiciones de trabajo extremas, como motores y maquiladoras.

“Recubrir dichos elementos con un material más duro, puede implicar un aumento en su vida útil”, explicó la directora de Laboratorios de la Sede Manizales, profesora Elisabeth Restrepo Parra, quien dirigió la tesis de grado.

Para desarrollar las simulaciones, se construyeron materiales como nitruros metálicos, que se conforman de átomos ordenados. Luego, se simuló el efecto de una punta o indentador que penetra perpendicularmente la superficie de dicho material, de tal forma que produzca una deformación o una huella sobre éste. Este tipo de pruebas realizadas a escalas de nanómetros, se denomina nanoindentación.

“La dureza del material está directamente relacionada con la oposición que este presenta al ser penetrado por la punta. Por ejemplo, un material blando como una espuma es muy fácil de deformar y penetrar, contrario a los metales, aceros y nitruros metálicos”, explicó la profesora.

Una de las propiedades de los recubrimientos que se pueden estudiar, mediante el uso del software de simulación, es la dureza, en función de variables como la temperatura y la profundidad de penetración de la punta, afirmó el estudiante Héctor Darío.

Este software o interfaz, diseñado por el estudiante y el profesor Héctor Barco, es también una herramienta didáctica, que les proporciona a las personas que quieren incursionar en este mundo, una visión inicial de lo que son las simulaciones por dinámica molecular.

En este momento, se están realizando los últimos ajustes para que el software pueda ser utilizado libremente. Asimismo, como producto de esta investigación, se cuenta con una publicación en la revista Chinese Physics B, Vol. 25, Issue 1 (2016) titulada Atomic-scale simulations of material behaviors and tribology properties for BCC metal film. Esta revista está categorizada como A1 en Scopus. En proceso de evaluación, en la revista Tecnológicas (categoría A2 en Colciencias), se encuentra también el artículo titulado Graphic User Interface for Molecular Dynamics Simulation of Thin Films.

Una de las grandes limitaciones que posee este método, y la mayoría de los de simulación, es la imposibilidad de generar y estudiar sistemas de tamaño real, ya que no existen dispositivos de cómputo capaces de procesar los grandes volúmenes de información que generarían estos sistemas.

Por último, se pretende promover la investigación en el ámbito computacional y dejar un precedente para las futuras investigaciones teórico-prácticas. Otra de las metas es mejorar este software para que sea un gran aliado en el Laboratorio de Física del Plasma de la U.N. Sede Manizales, y de los demás grupos que realicen investigaciones en este campo.