Los átomos de los metales están dispuestos de forma ordenada en las llamadas redes cristalinas. La geometría de éstas varía para cada material y es función de la temperatura y la presión.
Así, a temperatura ambiente y presión atmosférica, metales puros como el oro, el aluminio y el cobre poseen redes cúbicas, y otros como el magnesio, el titanio y el circonio tienen estructuras hexagonales (llamadas fases alfa, α).
Aumentos de presión dan lugar en ocasiones a cambios en la geometría de la red cristalina, apareciendo nuevas fases con propiedades distintas a las de la fase original.
Por ejemplo, en el caso del Titanio, se produce una transformación de la red hexagonal, estable a 1 atm, a una fase de estructura cúbica (fase beta) cuando se aplica una presión hidrostática de aproximadamente un millón de atmósferas. Si, una vez generada la fase cúbica, se disminuye la presión de nuevo hasta 1 atm, tiene lugar la transformación inversa y se recupera la red cristalina hexagonal original. Dadas las condiciones extremas de presión necesarias para generar estas nuevas fases, las aplicaciones prácticas de estos materiales son muy reducidas.
Científicos de IMDEA Materiales, en colaboración con el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM, CSIC) y el Instituto Iskra de Ufa, Rusia, han desarrollado un método mecánico para estabilizar a temperatura ambiente y presión atmosférica fases que hasta ahora sólo eran estables a muy alta presión. El método se basa en aplicar, simultáneamente, esfuerzos de compresión y cizalladura utilizando una prensa de torsión a alta presión. Se ha demostrado que la cizalladura estimula significativamente la transformación, no requiriéndose así presiones muy elevadas para que ésta tenga lugar. Esta técnica se ha aplicado con éxito para Titanio y Circonio puros y se ha solicitado la patente.
Las fases de alta presión pueden tener propiedades de un alto interés tecnológico. Por ejemplo, el Titanio cúbico (fase beta) es muy atractivo para la fabricación de implantes óseos, ya que su módulo elástico es más parecido al del hueso que el del Titanio hexagonal. Además, es sabido que la temperatura crítica superconductora del Titanio beta es también superior. Esta investigación constituye, por tanto, un primer paso en la fabricación de una nueva generación de materiales con propiedades hasta ahora desconocidas y abre las puertas a la aplicación práctica de los mismos.
