El fresado criogénico, también conocido como criomolienda, es una forma especializada de fresado mecánico.
Consiste en procesar materiales, especialmente polvos metálicos o cerámicos, a temperaturas criogénicas utilizando nitrógeno líquido o argón líquido.
Esta técnica aprovecha las temperaturas extremadamente bajas para suprimir los procesos de recuperación y recristalización.
Así se consigue un rápido refinamiento del grano y la producción de microestructuras nanoestructuradas.
La criomolienda es especialmente eficaz para materiales sensibles a la temperatura o con componentes volátiles.
Evita daños térmicos y reacciones químicas indeseables.
¿En qué consiste el proceso de criomolienda? Explicación de 5 puntos clave
1. Mecanismo de la criomolienda
Temperaturas criogénicas: El fresado criogénico consiste en sumergir el material en un líquido criogénico, normalmente nitrógeno líquido (LN2) o argón líquido.
Esto reduce la temperatura por debajo de -150°C.
Supresión de la recuperación y recristalización: La temperatura extremadamente baja inhibe los procesos dinámicos de recuperación y recristalización, que dependen de la temperatura.
Esta supresión permite una generación de defectos y un refinamiento del grano más eficaces.
Fragilización: La temperatura criogénica hace que el material se vuelva quebradizo, lo que permite fresar eficazmente incluso muestras elásticas y blandas.
2. Ventajas de la criomolienda
Refinamiento del grano: La baja temperatura acelera el proceso de fracturación, dando lugar a estructuras de grano más fino y a un refinamiento del grano más rápido.
Conservación de las propiedades: La criomolienda ayuda a conservar la distribución del tamaño de las partículas, el color, los componentes volátiles y las actividades biológicas del material.
Estos aspectos suelen verse comprometidos en los métodos de molienda convencionales.
Eficacia: La adición de nitrógeno líquido simplifica el proceso de molienda, facilitando la reducción de materiales que de otro modo se ablandarían, obstruirían los tamices o se adherirían en masas grumosas a temperatura ambiente.
3. Aplicaciones de la criomolienda
Polvos metálicos y cerámicos: La criomolienda es especialmente eficaz para procesar polvos metálicos y cerámicos.
La baja temperatura evita daños térmicos y reacciones químicas indeseables.
Muestras sensibles a la temperatura: Esta técnica es ideal para muestras sensibles a la temperatura, como termoplásticos y materiales cristalinos.
Puede molerlos eficazmente en granos refinados sin fundirlos ni ablandarlos.
Materiales farmacéuticos y biológicos: La criomolienda se utiliza en la industria farmacéutica para preparar estados amorfos de fármacos y para investigar ingredientes farmacéuticos activos (API) con alta capacidad de formación de vidrio.
4. Aspectos técnicos
Parámetros de procesamiento: El éxito de la criomolienda depende de la selección adecuada de los parámetros de procesamiento, como el tiempo de molienda, la velocidad y la concentración del líquido criogénico.
Análisis de la microestructura: El material molido puede analizarse utilizando analizadores de laboratorio para estudiar los efectos del criomolido en la microestructura y las propiedades del material.
5. Retos y limitaciones
Estabilidad física: Aunque los fármacos criomolidos presentan una estabilidad física reducida, la técnica sigue siendo valiosa para preparar estados amorfos de fármacos.
Esto puede mejorar la solubilidad y la biodisponibilidad.
Equipamiento y seguridad: The use of liquid nitrogen or liquid argon requires specialized equipment and safety measures for handling cryogenic liquids.
Estos pueden ser peligrosos si no se manejan adecuadamente.
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