Expertos discuten innovaciones en materiales magnéticos

Los aportes brasileños a los estudios de las relaciones entre la microestructura de los materiales y sus propiedades magnéticas cobraron relieve en una conferencia internacional

Por Diego Freire

Agência FAPESP – El estado del arte de los materiales magnéticos y la evolución de las tecnologías relacionadas con éstos se debatieron durante la 22ª edición de la Soft Magnetic Materials Conference (SMM), en la Asociación Brasileña de Metalurgia, Materiales y Mecanizado (ABM), en São Paulo (Brasil), entre los días 13 y 16 de septiembre.

El evento, organizado cada dos años por entidades europeas vinculadas al sector, se realizó por primera en el continente americano. Para Fernando Jose Gomes Landgraf, presidente del Instituto de Investigaciones Tecnológicas (IPT) y coordinador de la conferencia, la elección de Brasil pone en evidencia la importancia del país en el área.

“La comunidad brasileña ha venido marcando una presencia importante en esta rama de la ciencia y la tecnología ligada al magnetismo de materiales, de suma relevancia para la industria y para la sociedad en general. Por ejemplo: todos los motores eléctricos que nos rodean contienen este tipo de material que es fácilmente magnetizable y desmagnetizable. Brasil es reconocido internacionalmente especialmente por sus estudios sobre las relaciones entre la microestructura de los materiales y sus propiedades magnéticas, algo de gran relevancia para el desarrollo del área”, destacó.

De acuerdo con Landgraf, la comprensión de la ingeniería de materiales resulta importante en el desarrollo materiales fácilmente magnetizables y desmagnetizables que generen movimiento con menor disipación de energía, entre otras mejoras.

“La transformación de la electricidad en movimiento mediante el magnetismo redunda en pérdida de energía, y uno de los retos consiste en hacer que este proceso suceda con el mínimo posible de pérdida. El tema de la disipación de energía en los materiales magnéticos es bastante estudiado, como así también el desarrollo de nuevos materiales más eficientes para la industria. Dichos estudios son aún más importantes si se considera que el 1% de todo el acero del mundo se utiliza en este tipo de aplicación: son 10 millones de toneladas anuales de acero fabricadas y utilizadas en motores eléctricos, y Brasil produce 500 mil toneladas con ese fin”, dijo.

La magnetorestricción de los materiales

Entre los avances de Brasil en el desarrollo de nuevos materiales magnéticos, se presentaron trabajos realizados en la Escuela de Ingeniería de Lorena (EEL) de la Universidad de São Paulo (USP) tendientes a aumentar la magnetostricción de los materiales, que es la capacidad de materiales ferromagnéticos de deformarse debido a la presencia de un campo magnético externo.

“El agregado del elemento químico boro es un esfuerzo que apunta a mejorar la magnetostricción. Ya se han estudiados varios sistemas, tales como hierro-titanio, hierro-vanadio y hierro-estaño, y la idea es entender por qué las propiedades de magnetostricción mejoran con el agregado de esos elementos no magnéticos y, en una segunda etapa, con el agregado de boro”, comentó Cristina Bormio Nunes, de la EEL-USP.

Bormio Nunes presentó estudios realizados con ferrocromo, una aleación de hierro, cromo, silicio y otros elementos utilizada en la fabricación de un gran número de tipos de acero y aleaciones especiales, con aplicaciones en la producción de acero resistente a la corrosión y de alta resistividad eléctrica, entre otras.

Para los estudios de nuevos materiales magnéticos, el grupo de Nunes en la EEL adaptó un sistema con el cual se pueden realizar mediciones magnéticas mediante la aplicación de esfuerzos mecánicos. El proyecto intitulado Construcción de un sensor de fuerza con una aleación Fe-Ga y otra Fe-Al dopada con boro, que contó con apoyo de la FAPESP, derivó en el desarrollo de un transductor que ayuda a los investigadores en la medición de las propiedades de magnetostricción y magnetización de los materiales estudiados mediante la aplicación de fuerza, por compresión o tracción.

Los investigadores trabajan ahora para miniaturizar el sensor y encapsularlo como producto.

“De esa forma podemos actuar también en el desarrollo de materiales magnéticos que pueden utilizarse como sensores de tacto, de fuerza o de presión, de presencia y de varios otros tipos, con aplicaciones que van desde la construcción civil y la industria automovilística hasta el área médica, en cirugías poco invasivas que requieren el uso de materiales magnetostrictivos para ayudar en el movimiento de bisturíes y cámaras, insertados a través de pequeños orificios, por ejemplo”, explicó Mateus Botani de Souza Dias, también de la EEL.

Souza Dias trabaja en la optimización de las propiedades magnéticas y mecánicas de aleaciones compuestas por hierro, aluminio y boro. El proyecto intitulado Optimización de propiedades piezomagnéticas de aleaciones de Fe-Al-B para la utilización en sensores de fuerza también cuenta con el apoyo de la FAPESP.

“Se trata estudios que se ubican en la frontera del conocimiento y que contribuyen al avance del área internacionalmente, lo que de por sí justifica la realización de la SMM en Brasil y la generación de un mayor diálogo entre los investigadores locales y la comunidad internacional”, dijo Frank Patrick Missell, de la Universidad de Caxias do Sul (UCS).

Sensores magneto-elásticos

Missell inició sus estudios en la Princeton University, en Nueva Jersey, Estados Unidos, y los prosiguió en el Massachusetts Institute of Technology (MIT). Trabaja en el desarrollo de sensores magneto-elásticos con diversas aplicaciones, en aparatos portátiles para la detección de bacterias en muestras de análisis médicos y en alimentos, por ejemplo.

También se pusieron de relieve nuevas inversiones en la industria del sector. Daniel Domingues, de Aperam, una empresa de aceros inoxidables, aceros especiales eléctricos y aleaciones de níquel, se refirió a un nuevo producto que se lanzará en 2016: el acero eléctrico de grano súper orientado (HGO), un material que se emplea en la producción de transformadores de alta eficiencia.

El proyecto, que contará con inversiones por un valor de más de 15 millones de dólares, promete ofrecerle al mercado un producto de mayor permeabilidad y mayor eficiencia energética. “Para los sectores de generación y distribución de energía, esto significa transformadores menores y más eficientes”, explicó Domingues.

La SMM 22 contó con conferencias y con la presentación de 190 trabajos científicos de 29 países: Brasil, Alemania, Argentina, Austria, Bélgica, Canadá, Colombia, Corea del Sur, Eslovaquia, Eslovenia, España, Estados Unidos, Finlandia, Francia, Ghana, Grecia, Indonesia, Irlanda, Italia, Japón, México, Noruega, Reino Unido, República Checa, Rumania, Rusia, Singapur, Tailandia, Turquía y Ucrania.

Se realizaron también visitas técnicas al Laboratorio de Materiales Magnéticos del Instituto de Física de la USP, en la capital del estado de São Paulo, y al Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (CNPEM), en la ciudad de Campinas.

Más información en: www.abmbrasil.com.br/seminarios/smm22/2015/general-information.asp.