Universidad
Politécnica de Madrid

15.11.2010

Caracterizado por su color gris acerado, buena conductividad térmica y bajo desgaste, el wolframio es el material refractario con el punto de fusión más elevado de todos los metales y el punto de ebullición más alto de todos los elementos hasta ahora conocidos. Además es el único elemento de la tabla periódica descubierto por un científico español (Fausto y Juan José de Elhuyar en 1782).

El wolframio, volframio, o tungsteno en la literatura anglosajona, también es el protagonista de “Floración”, la fotografía de la que es autora Teresa Palacios, investigadora del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid. Con ella ha obtenido el primer premio del XX Concurso de Fotografía Científica de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (SECV).

En la imagen que ha recogido la joven investigadora se muestra la forma que adquiere el óxido de wolframio durante su ensayo mecánico a alta temperatura, que brota y brinda una inesperada floración de óxidos cerámicos. La fotografía fue tomada por Teresa Palacios mientras trabajaba en su Proyecto Fin de Carrera de Ingeniería de Materiales. Está realizada con un microscopio electrónico de barrido (SEM).

El certamen es una de las actividades programadas en el 50 Congreso anual de SECV. Compitieron cerca de cuarenta imágenes de científicos tanto jóvenes como veteranos, cuyos trabajos reflejan los aspectos científicos, tecnológicos o artísticos de la cerámica y el vidrio. El galardón ha sido una “sorpresa” para Teresa. “Era algo que no había imaginado y, aunque un premio de fotografía no sea muy influyente para el desarrollo de mi investigación, que valoren y reconozcan tu trabajo, sobre todo cuando compites con tantos investigadores y de tanta experiencia, siempre es algo positivo que te anima a continuar avanzando”, subraya.

Una nueva fuente de energía inagotable, barata y ecológica

Licenciada por la Universidad Politécnica de Madrid en Ingeniería de Materiales por la Universidad Politécnica de Madrid y miembro de ESTRUMAT (Materiales Estructurales Avanzados de la Comunidad de Madrid), Teresa Palacios está realizando su tesis doctoral bajo la dirección del catedrático Jose Ygnacio Pastor, del Departamento de Ciencia de Materiales de esta Universidad, en Caracterización Mecánica a Alta Temperatura de Aleaciones de Wolframio para el Reactor Internacional de Fusión (ITER).

Tradicionalmente, el wolframio se ha utilizado como filamento en las bombillas incandescentes y en la fabricación de proyectiles. En la actualidad, se emplea para fabricar bobinas y otros elementos calefactores de hornos eléctricos, además de otras aplicaciones que requieren trabajar a altas temperaturas, así como en la industria aeronáutica en la fabricación de cabezas de cohetes y motores.

Desde el Departamento de Ciencia de Materiales de la UPM, se trabaja con el wolframio para contribuir al desarrollo de materiales que hagan posible una nueva fuente de energía, la fusión nuclear, prácticamente inagotable, barata y ecológica. Se trabaja en colaboración con investigadores de la UC3M y, de esta forma, indica Teresa, “ayudaremos a resolver los actuales problemas de cambio climático que causan las fuentes de energía fósiles no renovables”.

Uno de los principales problemas para el desarrollo de esta tecnología es encontrar materiales que puedan soportar las extremas condiciones de servicio que se dan en el futuro reactor internacional de fusión (ITER). En uno de sus componentes esenciales, el divertor, las condiciones de trabajo son extraordinariamente duras, con una temperatura muy alta (entre 20 y 200 millones de grados) y una gran radiación de diversos tipos.

Debido a sus características como material refractario, buena conductividad térmica, baja retención de tritio y bajo desgaste, el wolframio se presenta como uno de los más firmes candidatos para la fabricación de estos componentes, explica Teresa. Sin embargo, su uso requiere el desarrollo de materiales que, junto a estas propiedades, mantengan un buen comportamiento mecánico a alta temperatura en condiciones de atmósfera oxidante.

Por ello, el propósito de la investigación es realizar la caracterización mecánica, fractográfica y microestructural de aleaciones de wolframio con distintas composiciones y formas de obtención. Se trata de encontrar una aleación con propiedades mecánicas optimizadas: elevada resistencia mecánica y buena tenacidad a elevadas temperaturas y en distintas atmósferas.

Hasta ahora, indica Teresa, sólo se han realizado ensayos mecánicos en atmosfera ambiente (oxidante), por lo que se producía una formación de óxidos cerámicos en algunos de los materiales (como sucede en la fotografía premiada). “Estas condiciones no son las de trabajo del material, pero sirven para hacernos una idea de cómo podría comportarse en caso de una pérdida de vacío de la vasija del reactor”, explica.

A partir de ahora, el equipo de investigadores comenzará la caracterización de los materiales en atmósfera de vacío para ver la influencia de la atmosfera oxidante en la degradación del comportamiento mecánico de estas aleaciones. “Si este proyecto da resultados satisfactorios contribuiremos a resolver uno de los puntos críticos de la fabricación del reactor de fusión ITER, y pondremos las bases para el futuro prototipo de reactor de fusión comercial, DEMO, que será el que de verdad sea capaz de suministrar energía a gran escala”, concluye.