El metall que fa possible els vols barats

Va fer possible l'era de les vacances barates a l'estranger, així com que la margarina fos fàcil d'untar. Pot ser que el níquel no sigui el metall més cridaner, però la vida moderna seria molt diferent sense ell.

A les entranyes de la University College London del Regne Unit, hi ha un taller en què es talla metall i es tornegen i modelen els instruments i l'equip per diversos departaments de ciències.
El professor de química, Andrea Sella, subjecta un gruixut tub de dos metres fet de monel, un aliatge de níquel i coure. De sobte, el deixa caure provocant, en estavellar-se contra el terra, un soroll ensordidor. Aquest soroll evidencia la duresa i la rigidesa d'aquest metall.

Però una altra de les raons per les quals el monel és un aliatge fantàstic, és que és resistent a la corrosió. Els químics han de manejar materials altament reactius amb poderosos àcids o gasos com el fluor o el clor, així que es necessita alguna cosa que no faci reacció en estar en contacte amb aquests.
L'or, la plata o el platí són una opció, però el preu d'un tub de dos metres fet d'or, no ho fa viable.
El níquel, en canvi, és barat i abundant. Així que s'utilitza allà on la corrosió resulta més preocupant: des d'espàtules de farmàcia, fins com a cobertura protectora dels pinyons de les bicicletes.

Aliatges peculiars
Però el níquel pot produir aliatges molt més peculiars que el monel. Un exemple és l'invar, també anomenat FeNi36 o Nivarox, un aliatge de níquel i ferro. Aquest, difícilment s'expandeix o contrau amb els canvis de temperatura, una propietat molt útil en instruments d'alta precisió i rellotges.

També hi ha el nitinol. És molt fàcil deformar, i ho fa. Però quan se submergeix en una tassa d'aigua bullint, immediatament recupera la seva forma i torna a ser un clip perfecte per subjectar papers.
És un aliatge de níquel i titani que recorda la primera forma que va prendre. A més, la seva composició es pot ajustar, de manera que sempre recupera la seva forma a una temperatura concreta.

Motors d'avió
Els primers motors van ser dissenyats a les dècades de 1930 i 1940 per Frank Whittle al Regne Unit i per Hans von Ohain a Alemanya, enfrontats els dos a la carrera pel desenvolupament d'armament.
Aquests motors, fets d'acer, tenien greus deficiències.

No tenien la capacitat per suportar temperatures superiors als 500 graus centígrads. Perdien força ràpidament i no eren resistents a la corrosió.
Com a resposta, l'equip de Rolls-Royce va tornar a posar el treball que Whittle havia fet a la dècada del 1940 sobre la taula, en què també van col·locar una taula periòdica. El tungstè era massa pesat. El coure es fonia a temperatures massa baixes. Però el níquel, barrejat amb una mica de crom, era la recepta perfecta: Tolerava altes temperatures, era fort, resistent a la corrosió, barat i lleuger.
I encara avui, amb els descendents d'aquells primers superaliatges, es produeixen la major part de les parts posteriors de les turbines, tant de les que es fan servir en avions, com amb les que es genera energia. Les pales de les turbines han de girar a la zona més calenta del motor i a una velocitat molt alta.

Cadascuna d'aquestes pales produeix la mateixa potència que el motor d'un Fórmula 1 i n'hi ha 68 d'aquests al cor de les turbines de gas modernes.
La temperatura a la qual s'enfronten aquestes pales és de 1.700 graus celsius, uns 200 graus més que la seva pròpia temperatura de fusió. Aquesta gesta s'aconsegueix gràcies a un revestiment de ceràmica resistent a la calor, així com al refredament de l'aire, a uns 650 graus. De fet, com més s'escalfa la turbina, més eficient és el motor en general i menys combustible utilitza.

Solució davant la deformació
No obstant això, les pales de la turbina han de lidiar amb alguna cosa més que temperatures extremes. Giren a tanta velocitat que la seva càrrega centrífuga és equivalent a diverses tones.
Això, combinat amb un escalfament i una refrigeració constant, pot desembocar en un problema conegut com arrossegament: la pala s'allarga lentament fins que comença a colpejar la carcassa de la turbina. La majoria dels metalls es componen d'una miríada de diminuts cristalls fusionats, anomenats grans. Però els seus límits són una font de debilitat, ja que els cristalls poden lliscar i el material deformar-se.

Així que Rolls-Royce va fer front a aquest problema creant una pala amb un sol vidre, de la mateixa manera que es generaven cristalls a partir del sulfat de coure en els experiments de química del col·legi. A més, els aliatges es van millorar afegint altres elements, deu o més en total. Això va permetre als dissenyadors de les turbines ajustar els materials de cada component del motor.
I és per aquests ingredients addicionals pels quals la història del motor d'avió es va convertir també en la història d'un altre element químic, un encara més enigmàtic que el níquel. Es tracta del reni. I afegint-ho al superaliatge ajuda al lliscament.
No obstant això, el reni és també una de les substàncies més escasses de la terra i s'obté principalment a partir de minerals de molibdè. La producció anual de reni del món són unes escasses 40 tones i més de tres terços d'aquesta quantitat es destinen als superaliatges.
Així que la propera vegada que vagin a la carretera agraeixin-t'ho al níquel, però recordint-se una mica també del seu misteriós cosí, el reni.


Font: BBC