Simulación de las propiedades de los materiales compuestos gracias a un superordenador o laboratorio virtual.(10/12/2014)

   Los materiales nano-compuestos, que son ampliamente utilizados en la industria, son materiales revolucionarios en los que las partículas microscópicas se dispersan a través de la matriz o material base. Pero su desarrollo hasta ahora ha sido realizado mayormente mediante pruebas de ensayo-error.

   Científicos del University College London (UCL) han mostrado el estado del arte de un ordenador que puede realizar simulaciones y utilizarse para diseñar nuevos materiales compuestos.

   Este 'laboratorio virtual' desarrollado utilizando simulaciones con superordenadores mejora enormemente la comprensión que tienen los científicos de cómo estos composites se construyen a nivel molecular. El sistema permite predecir las propiedades de un material basándose simplemente en su estructura y la forma de fabricarlo.

   El equipo de investigación pone como ejemplo el análisis de un tipo específico de material compuesto, que mezcla las partículas de la arcilla montmorillonita con un polímero sintético. Argumentan que con otro tipo de estudios (como por ejemplo con microscopios) es imposible realizar este análisis, ya que éstos tienen una longuitud de onda más pequeña que la de la luz y por lo tanto no pueden ser observados directamente. Por otra parte, la estructura de las partículas de arcilla hace difícil su estudio a través de métodos menos directos.

Láminas de partículas de arcilla con polímero

   "Nuestro estudio desarrollado mediante simulaciones, describe precisamente cómo interactúan las partículas de capas y las cadenas del polímero," dice el co-autor Dr. Derek Groen. "Ciertos procesos necesitan una simulación altamente detallada que describa todo en un nivel cuántico, pero la simulación a este nivel es inviable por el enorme tiempo de procesado que necesitaría un ordenador.

   El equipo demostró que ciertas interacciones, como cuando el borde de una hoja de arcilla entra en contacto con una cadena de polímero, requieren una simulación cuántica, otras requieren sólo una simulación de nivel atómico (donde cada átomo en una molécula se representa como una bola de un resorte) y otras pueden tener un nivel aún más bajo de detalle, juntando átomos para dar la forma aproximada y las propiedades de una molécula. Estas múltiples maneras de representar el mismo sistema constituyen un enfoque multiescala para modelado de materiales, donde cada nivel de detalle puede ser adoptado para diferentes partes de la simulación.

Fuente:http://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/materiales-compuestos-disenados-en-un-superordenador-o-laboratorio-virtual