Estoy seguro de que esto está fuera del rango de temperaturas que le interesaban, pero en el espíritu de "la verdad es más extraña que la ficción", Helio-3 en realidad hace esto:

Las temperaturas de las que estamos hablando son ridículamente pequeñas (fracciones de grado por encima del cero absoluto), pero tenga en cuenta que la región Sólida en realidad desciende alrededor de 0,3 K. ¡Esto significa que puede tener un líquido a 3.1MPa a 0.01K, agregarle calor para calentarlo hasta 0.3K y hacer que se solidifique en usted!

La razón de esto está más allá de mi experiencia (me dijeron que tiene algo que ver con la alineación de giros), pero sí... ¡Helio lo hace!

El calor saca un compuesto de la solución.

El calor puede expulsar la humedad de una sustancia. Si alguna sustancia mezclada con agua es un fluido muy viscoso, expulsar el agua con calor podría dejarte con un sólido. De acuerdo con varios blogs de cerámica, la arcilla húmeda tiene aproximadamente un 30 % de agua, la cual se elimina en el proceso de cocción.

Una mezcla viscosa en solución (no necesariamente una solución de agua) podría calentarse de tal manera que se separe la solución y se precipiten los resultados. Puedo pensar en un ejemplo de la vida real de esto: disuelva la tinta de un bolígrafo en spray para el cabello. Mezclados, tienes una sustancia pegajosa negra como la tinta. Cuando los alcoholes de la laca para el cabello se evaporan, queda una masa negra endurecida. Los alcoholes en la laca para el cabello se evaporan a temperatura ambiente, pero imagínense un solvente que necesita calentarse para eliminarlo.

Reacción química a alta temperatura.

La segunda posibilidad es que si la sustancia experimentó una reacción química a una temperatura lo suficientemente alta y se transformó en otra cosa que tuviera un punto de fusión más alto, entonces teóricamente podría solidificarse a medida que aumenta la temperatura. La arcilla no sufre esta reacción, pero sufre cambios químicos cuando se cuece.

La arcilla se compone de una variedad de minerales, de los cuales los más importantes para la cerámica son SiO.$_2$y Al$_2$O$_3$, los cuales provienen de feldespatos en la arcilla. Cocer la arcilla quema las impurezas orgánicas y elimina el agua hidratada y el K$_2$O. Aumentar aún más el calor hace que se formen enlaces cruzados entre las láminas de SiO$_2$y Al$_2$O$_3$, formando un compuesto llamado caolinita, que le da a la cerámica su resistencia y dureza.

Conclusión

Por lo tanto, es plausible que un material se caliente y cambie sus propiedades mecánicas de modo que una mezcla de compuestos fluidos se precipite en un material sólido.

La advertencia es que no puedo pensar en ninguna forma en que esto pueda ser un metal, ya que las aleaciones metálicas no forman los fuertes enlaces covalentes en el ejemplo de la arcilla. Sería mucho más probable que fuera algún tipo de cerámica como el ejemplo de arcilla.

La otra gran advertencia es que ninguno de los dos procesos es reversible. Si expulsa un solvente con calor, entonces enfriar la sustancia resultante no la volverá líquida nuevamente. En el ejemplo de la tinta de laca para el cabello, podrías volver a disolver la masa negra sumergiéndola en alcohol isopropílico, pero llevaría mucho tiempo (a menos que primero tritures la masa hasta convertirla en polvo). Lo mismo con el ejemplo de la arcilla, al enfriar la arcilla se obtiene cerámica endurecida, no grumos de minerales desmenuzables.

Casi, pero generalmente no ¹

No existe tal metal, aleación o elemento puro que haga esto dentro de un rango razonable de temperatura-presión ² ; pero hay materiales que pueden comportarse de esta manera.

¿Por qué las cosas generalmente se derriten cuando se calientan y no cuando se enfrían? ³
Toda la materia en nuestro universo sigue la burocracia fundada dentro de la termodinámica y, como parte de eso, todos los sistemas intentan reducir su energía interna al mínimo. Una forma de expresar la energía utilizable en un sistema es a través de la energía libre de Gibb , que indica cuánta energía se puede extraer de un sistema. La energía libre de Gibb se expresa comúnmente como:

$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$

en el cual$\Delta G$es la energía libre de Gibb,$\Delta H$es la entalpía (energía del sistema, incluida la energía interna ),$T$es la temperatura absoluta y$\Delta S$es la entropía (el "desorden" del sistema). Si$\Delta G$es negativo, entonces es un proceso espontáneo.

Cuando los átomos y las moléculas se vuelven muy organizados, generalmente pueden reducir su energía en una cantidad bastante decente, pero pierden "desorden". Esto significa que ambos$\Delta H$y$\Delta S$son negativos para algo que solidifica, pero como$\Delta S$va precedido de un signo menos en la ecuación, una pérdida de desorden significa que se suma a$\Delta G$. Por suerte, se multiplica por$T$, por lo que contribuye menos a la ecuación a bajas temperaturas. Cuanto más negativo$\Delta H$puede llegar a ser para un sistema que se está solidificando, mayor$T$puede permitir sin$\Delta S$tomando por encima de la cabeza. Mientras la suma sea negativa, se solidificará espontáneamente.

De manera similar, cuando aumenta la temperatura, comienza a agregar energía al sistema en términos de calor y las moléculas comienzan a moverse. Esto crea un positivo$\Delta H$, pero en el punto de fusión empiezan a ganar bastante desorden ($\Delta S$ahora también es positivo) del movimiento para que$T\Delta S$se vuelve más grande que$\Delta H$. Dado que la ganancia de "desorden" contribuye negativamente, esto provoca$\Delta G$vuelva a ser negativo nuevamente y el sistema se derretirá espontáneamente y el "desorden" en el sistema lo mantendrá derretido mientras$T$es lo suficientemente alto.

Las cosas pueden solidificarse cuando se calientan, pero de manera irreversible.
La polimerización es un método para crear sólidos por calentamiento; así se llama la reacción cuando se crean plásticos. Comienza con los monómeros (los bloques de construcción individuales), que reaccionan a través de varios medios en polímeros (es decir, plásticos). Hay varias formas diferentes para que los monómeros reaccionen (p. ej., polimerización por radicales libres ) y hay varias formas de iniciar el proceso de polimerización (p. ej., a través de la luz y el calor ). El proceso de polimerización tampoco se limita a los plásticos petroquímicos; Procesos similares también ocurren con biopolímeros, como proteínas de leche y proteínas de trigo .Sin embargo, este proceso suele ser unidireccional, lo que significa que una vez que se crea el polímero, no se derrite, por lo que permanece sólido.

Con excepciones
Sin embargo, hay un material novedoso que rompe esta regla y, aparentemente, desafía a la naturaleza. Es una mezcla acuosa de ciclodextrina y 4-metilpiridina , que se solidifica por gelificación cuando se calienta por encima de 45°C ⁴ y es estable debido a la formación de puentes de hidrógeno entre los dos compuestos. Los enlaces se crean de cierta manera a medida que la ciclodextrina cambia de forma cuando se calienta y, cuando la mezcla se enfría, los enlaces de hidrógeno se rompen y la ciclodextrina vuelve a su forma original y, por lo tanto, se evita que forme los enlaces necesarios para solidificarse. la solución.

Entonces, aunque este ejemplo no es una aleación de metal, aún muestra que hay un material que puede solidificarse cuando se calienta a un rango de temperatura razonable.

^{1: Leí mal la pregunta y pensé que decía "cualquier material" al escribir mi primera versión de mi respuesta.
2: Como señaló Cort Ammon, el helio-3 realmente hace esto, pero en una ventana muy pequeña a temperaturas extremadamente bajas, lo que hace que su uso sea muy poco práctico.
3: Estoy tratando de mantenerlo simple y, por lo tanto, me estoy tomando algunas libertades con la verdad.
4: El artículo dice "entre 45°C y 75°C, lo que interpreto como que el compuesto se destruye si se calienta más.}

Los ejemplos de polimerización, evaporación de agua y reacciones químicas en otras respuestas suelen ser irreversibles . Esto es fundamentalmente diferente de los cambios reversibles de estado físico como sólido < > líquido < > gas.

Si no le importa agitar el brazo sobre una tecnología que aún no se ha descubierto, podría haber algunas opciones que serían reversibles:

• Algún tipo de aleación exótica con memoria de forma, que puede convertirse en líquido por algún medio a bajas temperaturas, pero "recuerda" que es un sólido cuando se calienta y vuelve a su forma original cuando se solidifica.

• Algún extraño material ferromagnético que se comporta como un líquido por debajo de su temperatura de Curie cuando los efectos magnéticos están funcionando, pero como un sólido a altas temperaturas cuando no lo están.

• Una especie de aleación superconductora, que solo se comportaba como un líquido por debajo de su temperatura crítica.

Usted especificó una aleación y probablemente tenga la intención de referirse a cualquier cosa que actúe como un metal, incluidas las cosas modernas como CPM , siempre que las propiedades generales del resultado parezcan metálicas en lugar de (digamos) cerámicas.

La nota de Cort sobre el helio de ultra alta presión ("algo que tiene que ver con la alineación de espines") me da una idea que podría ser útil para un movimiento manual realista en su historia.

¿Sabes qué más tiene que ver con alinear giros? Ferromagnetismo y Ferrimagnetismo que permiten la existencia de imanes permanentes.

Una peculiaridad de los niveles de energía y el espaciamiento de los átomos que dependen de la alineación de los espines significa que es favorable tener espines alineados porque la energía asociada con los diferentes espaciamientos lo compensa con creces.

Imagine un imán poderoso (como los imanes de tierras raras de hoy en día) que se desarrolla (para motores de vehículos eléctricos) que incorpora moléculas o nanopartículas que son dipolos (como lo es el agua). El agua es anómol en casi todas las formas posibles debido al dipolo y al enlace de hidrógeno. Los investigadores estaban tratando de explotar la relación entre espín y espaciado de red para crear potentes imanes permanentes compactos que no se desmagneticen cuando se someten a campos de alta potencia en el motor.

Pero, por encima de la temperatura de Curie , la situación cambia. Sin la influencia de los efectos de giro, se prefiere una red diferente y el material cambia de estado.

Entonces, primero el material se derrite a alta temperatura, pero mantiene la estructura exótica a nanoescala, como un cristal líquido. Continúe calentando, y los efectos de acoplamiento de espín desaparecen y cambia de estado, y el nuevo estado es sólido a esta temperatura. Siempre que las nanopartículas estén intactas, son reversibles y volverán a formar el estado ferrimagnético cuando se enfríen. Sin embargo, a una temperatura suficientemente alta, cocinas las nanopartículas o provocas cambios en esas moléculas asimétricas, y terminas con un material mundano (quizás una cerámica).

El material exótico es similar al metal a granel porque es un conductor de electricidad y un excelente conductor de calor, aunque no a través del mismo mecanismo de un metal natural . Estas son propiedades deseables para su propósito original de fabricar motores.

El estaño podría cumplir los requisitos en algunos aspectos.
https://en.wikipedia.org/wiki/Tin

En temperaturas cálidas es de metal y puedes hacer cosas con él. En climas fríos, cambia a una configuración diferente que no es metálica, no es conductora y no se mantiene unida; no se derrite, sino que se deshace en polvo (plaga de estaño). Cerca de lo que quieres en que la versión cálida tiene integridad estructural y la fría no. Pero no líquido/sólido.

video de la plaga del estaño en acción encontrado https://www.youtube.com/watch?v=Q9zdt-rOB0Y

No.

Esto va en contra de las leyes de la física, es como inventar una bombilla que succiona la oscuridad para revelar la luz escondida "debajo" .

Se trata de calor y presión, estas son las dos cosas que obligan a la materia a cambiar de estado.

Por supuesto, hay algunos estados extraños de la materia, pero si realmente quieres derretir y solidificar la materia, solo hay una manera.

Como se indica en los comentarios y otras respuestas, hay formas de que la "materia" se vuelva "dura" y luego "suave" nuevamente de otras maneras, pero eso no tiene nada que ver con el estado de la materia tal como lo describe.

OP ha dicho "aleación", pero ¿qué pasa con un compuesto de nanobots? Podría programarse para funcionar de la manera deseada, contra la termodinámica. Sin embargo, es posible que los nanobots no encajen con el resto del mundo.

Solo 1 ¢ adicional a otras respuestas

La temperatura de fusión puede depender del tamaño de las nanopartículas, y es uno de los problemas para fabricarlas, ya que comienza a ser demasiado baja.

A medida que el tamaño de las partículas comienza a ser más pequeño, la tensión superficial de las gotas comienza a ser una parte más significativa de la energía total de la partícula, ya que el volumen de la partícula se reduce proporcionalmente.$\sim r^3$y superficie$\sim r^2$

La dependencia no es lineal, un ejemplo con tungsteno, de Fusión de nanopartículas de tungsteno: un estudio de dinámica molecular

Estas partículas, en teoría, pueden contener capas con diferentes propiedades: capas de óxido para evitar la aglutinación durante un período de tiempo más largo, otros metales para formar soluciones con un punto de fusión más bajo o más alto que los metales originales como el metal de Wood o el cambio del punto de fusión de una nanopartícula, o creando mezclas sólido-líquido, formas de nanopartículas incrustadas en nanopartículas metálicas (como CNT, monocristales - estilo erizo), etc., etc.

Las conchas no son necesarias, puede ser una mezcla de nanopartículas de diferentes tamaños del mismo metal de diferentes metales, etc.

Todo eso puede permitir la creación de mezclas interesantes de nanopartículas metálicas y (o) no metálicas con diferentes dependencias de tiempo-temperatura-fase de la mezcla.

Serán (probablemente la mayoría de las veces) mezclas unidireccionales de una sola vez, pero con la creación de diferentes objetos macro, lo más probable es que uno desee.

Con el aumento de la temperatura, aumenta el desorden, por lo que sería muy extraño que una sustancia se solidificara con el aumento de la temperatura (a menos que se elimine el vapor de agua u otro líquido como lo menciona Kingledion).

Sin embargo, tales sustancias existen, como lo menciona Mrkvicka. De manera similar, e igualmente contraria a la intuición, el hielo se vuelve más denso cuando se derrite.

Lo que debe aumentar a medida que aumenta la temperatura es el desorden. En el caso de la densidad del agua/hielo, sucede que la estructura más ordenada del hielo tiene mucho espacio vacío, lo que explica por qué es menos denso que la forma líquida más desordenada del agua.

Como usted preguntó por un "elemento" o aleación que se solidifica cuando se calienta, vale la pena mencionar el azufre puro, que se acerca, en cierto modo. Tiene un gran aumento en la viscosidad a medida que se calienta. Comienza como un sólido cristalino ordenado de anillos S8, que se funde en un líquido líquido de anillos S8. A cierta temperatura, estos anillos ordenados se abren y se desarrolla un polímero altamente viscoso, con muchas longitudes de cadena diferentes. Al seguir calentándolo, se descompone en un líquido líquido de fórmula S2 y finalmente en gas.

El ejemplo de Mrkvicka es similar en el sentido de que las moléculas tienen un sistema ordenado de enlaces de hidrógeno intramoleculares a baja temperatura, que se convierte en un sistema desordenado de enlaces de hidrógeno intermoleculares a alta temperatura. Sin embargo, también hay grandes diferencias: en el ejemplo de Mrkvicka, entiendo que el anillo en sí no está perturbado, y los enlaces rotos son enlaces de hidrógeno en lugar de enlaces covalentes.

Otra propiedad interesante y contraria a la intuición se encuentra en el azufre producido por el proceso de desulfuración de la industria petrolera, que tiene sulfuro de hidrógeno disuelto. El sulfuro de hidrógeno cubre las cadenas poliméricas, por lo que este azufre no se vuelve viscoso como el azufre puro. Pero lo interesante es que cuando se enfría y forma una estructura más ordenada de anillos S8, expulsa el sulfuro de hidrógeno. ¡Por lo tanto, "hierve" cuando se reduce la temperatura!

Todas las transformaciones mencionadas aquí son reversibles, lo que supongo que es lo que está buscando.

Desafortunadamente, estas propiedades se deben a la naturaleza molecular de la sustancia, por lo que, dado que los metales generalmente no forman moléculas, sería mucho menos probable encontrar tales propiedades en un metal.

Dicho esto, es concebible que una fase de zintl pueda tener las propiedades que está buscando en algún rango de temperatura. Estos son compuestos que contienen iones de metales alcalinos cargados positivamente e iones cargados negativamente que consisten en grupos de átomos de silicio, estaño o plomo. Al estar unidos iónicamente, no son conductores en estado sólido. No está fuera de discusión que podría existir una fase de zintl donde el calentamiento a una temperatura (muy alta) podría causar que los iones moleculares negativos se descompongan en un estado polimérico más desordenado. Pero los átomos en los iones negativos no se comportan como "metales", por lo que llamar a esto una "aleación" sería un poco exagerado.

https://en.wikipedia.org/wiki/Zintl_fase

Llegué tarde a la fiesta, pero encontré información sobre la fusión inversa en una aleación de metal Ti-Cr .

En la fusión inversa, una aleación sobresaturada metaestable se transforma polimórficamente al estado líquido amorfo o subenfriado. Esta transformación es, por lo tanto, como la fusión, excepto que la fase resultante es el líquido subenfriado o una fase amorfa cerca de la temperatura del vidrio (Ts), en oposición a la fusión en equilibrio a alta temperatura.

Se encuentra que tras la vitrificación espontánea, la dureza del material aumenta en aproximadamente un 40 %, mientras que la velocidad longitudinal del sonido disminuye en aproximadamente un 10 %, lo que indica un ablandamiento elástico. Se encontró que las propiedades mecánicas del material parcialmente vitrificado son independientes de la cantidad de inclusiones cristalinas, lo que indica que están dominadas por la matriz amorfa.

Las malas noticias:

1. Esto no es derretir de sólido a líquido, sino pasar de un estado cristalizado a uno amorfo (piense en cuarzo a vidrio). Los materiales amorfos suelen ser más maleables que los cristalinos, pero no siempre "fluyen".
2. Ocurre a 600-800C

Sin embargo, plantea algo interesante, que es la idea de que, en algunos casos, una fase cristalina podría tener MÁS entropía que una amorfa. Este también ha resultado ser el caso de una aleación de tungstenato de circonio a altas temperaturas y presiones.

Era escéptico, ¡pero ese documento parece terminar con un pequeño rayo de esperanza para ti!

Nuestros hallazgos apuntan a toda una clase de materiales que deberían comportarse de manera similar al ZrW2O8 y constituyen evidencia experimental directa de un aumento general de la entropía en una transición de amorfo a cristalino.

Si está dispuesto a aceptar una respuesta de "cierto punto de vista":

No existe tal cosa como una temperatura de fusión/congelación. Una sustancia cambia de estado continuamente, sólido<->líquido<->gas. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la velocidad a la que cambia de sólido a líquido, mientras que disminuye la velocidad del proceso inverso. En algún punto, dado que otras cosas permanecen iguales, las tasas de fusión y congelación son las mismas, y llamamos a esa temperatura el punto de fusión/congelación para ese material bajo ese conjunto de condiciones . Eso significa que, si las condiciones cambian, puede, de hecho, hacer que una sustancia permanezca líquida a una temperatura inferior a su punto de fusión, o sólida a temperaturas superiores a su punto de congelación, siempre que las condiciones sean diferentes.. Esto es mucho menos probable que el cambio de líquido a gas, ya que es bastante fácil de lograr con cambios de presión y concentración, pero no hay razón por la que sea imposible.

Alternativamente, considere que el derretimiento/congelamiento ocurre en un rango de temperaturas. Dependiendo de cómo defina "fusión" o "líquido", podría afirmar que ocurre a varias temperaturas, no al valor convencional. Un metal que se ha ablandado lo suficiente como para que se pueda hacer una impresión con un cuchillo podría declararse un líquido muy viscoso. De manera similar, un metal, que se enfría lo suficiente como para formar una capa externa cristalina, podría declararse sólido.

Su "aleación" está impregnada de nanobots o quizás está hecha casi en su totalidad de nanobots. Por lo tanto, puede darle las propiedades que desee, incluida una que lo haga sólido a temperaturas más altas y líquido a temperaturas más bajas.

Incluso puede usar la mecánica de otra respuesta para una dirección, como sacar líquidos de una solución dejando atrás los sólidos. En el caso de los nanobots, toman el líquido dentro de sí mismos o simplemente ayudan a evaporar el líquido. Por el contrario, liberan el líquido o extraen líquido del aire (o una combinación de ambos).

En la mayoría de los casos, tienes la posibilidad de una bola de nieve en el Sahara al mediodía de que eso suceda a temperaturas convencionales. A la naturaleza no le gusta que la gente trate de invertir la física. Al mismo tiempo, un truco de química podría darte lo que quieres. Suponga que crea una molécula de aleación cuyo núcleo es un semiconductor completamente (-) ionizado. El núcleo estaría rodeado por un caparazón hecho de los elementos deseados de su aleación objetivo, con carga neutra.

Dado que toda la molécula tendría una carga neta negativa, una gran masa de esta molécula tendería a ser líquida si no se enfría lo suficiente. Extrañamente, cuando se calienta dentro de un cierto rango (dependiendo de la estructura de la molécula), los semiconductores en el núcleo tienden a liberar el exceso de electrones y hacen posible que se formen enlaces iónicos entre las moléculas. Siempre que la fuerza de esos enlaces iónicos sea suficiente para resistir el calor aplicado, obtendrá un sólido mientras está caliente.

Es una molécula extraña, probablemente costosa de fabricar, y en realidad no existe, pero es teóricamente posible.