Cientistas descobriram uma forma rara de cristal que, quando presente no metal impresso em 3D, aumenta significativamente sua resistência

Pesquisadores identificaram uma estrutura cristalina incomum em metais produzidos por impressão 3D, capaz de aumentar significativamente a resistência do material. A descoberta pode representar um salto tecnológico na fabricação de peças para setores como o aeroespacial, automobilístico e industrial

Um grupo de cientistas descobriu uma forma rara de cristal que pode revolucionar a fabricação de metal impresso em 3D.

Durante uma análise rotineira no microscópio, o engenheiro Andrew Iams, do NIST (National Institute of Standards and Technology), se deparou com algo incomum.

Ao observar uma nova liga de alumínio na escala atômica, ele notou um padrão estranho. Um arranjo de átomos que não seguia as regras normais da cristalização. Foi aí que ele percebeu: poderia estar olhando para um quasicristal.

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Essa descoberta, feita junto com outros pesquisadores, não só confirmou a presença de quasicristais na liga, como revelou algo ainda mais importante: eles aumentavam a resistência do material.

A pesquisa foi publicada no Journal of Alloys and Compounds e pode mudar a forma como o alumínio é usado em impressoras 3D.

O que são quasicristais?

Quasicristais são estruturas atômicas incomuns. Diferente dos cristais tradicionais, que se repetem em padrões regulares, os quasicristais formam padrões que nunca se repetem — mesmo ocupando todo o espaço.

Em um cristal comum, como o sal de cozinha, os átomos formam cubos que se repetem em toda a estrutura. Existem somente 230 formas possíveis de padrões cristalinos regulares. Quasicristais não se encaixam em nenhuma delas.

Esse tipo de estrutura foi descoberto por Dan Shechtman, também no NIST, nos anos 1980.

Sua descoberta foi tão fora do comum que muitos cientistas da época duvidaram. Mesmo assim, Shechtman insistiu. E provou que os quasicristais existiam, ganhando o Prêmio Nobel de Química em 2011.

Décadas depois, no mesmo prédio, Andrew Iams encontrou quasicristais em uma liga de alumínio impressa em 3D.

Impressão 3D de metal: como funciona?

A técnica usada para criar essa liga foi o metal impresso em 3D. Mais especificamente, a fusão de leito de pó.

Nesse processo, o pó de metal é espalhado em camadas finas. Um laser passa por cima, derretendo o pó e criando uma peça sólida, camada por camada.

Essa tecnologia permite fabricar objetos com formas complexas que não poderiam ser feitas de outro jeito. Um exemplo é o bico de combustível desenvolvido pela GE em 2015.

Ele era composto por 20 peças separadas, mas passou a ser feito como uma peça única, leve e eficiente. A GE já produziu dezenas de milhares dessas peças com sucesso.

Mesmo com esse avanço, imprimir alumínio de alta resistência ainda era um desafio.

Por que é difícil imprimir alumínio?

O alumínio derrete a cerca de 700 °C, mas os lasers usados na metal impresso elevam a temperatura acima dos 2.400 °C — além do ponto de ebulição do metal. Esse calor extremo muda o comportamento do alumínio, que esfria rápido demais e tende a rachar.

Foi só em 2017 que uma solução apareceu. Pesquisadores da HRL Laboratories e da UC Santa Barbara criaram uma liga de alumínio com zircônio.

Esse material conseguiu resistir ao processo de impressão sem quebrar. E mais: manteve alta resistência.

A equipe do NIST decidiu estudar essa liga em detalhes, na escala atômica. Eles queriam entender por que ela era tão forte.

O papel dos quasicristais

O que eles descobriram surpreendeu até os especialistas: os quasicristais eram uma das razões da força da liga.

Cristais perfeitos, em metais, podem ser fracos. Isso porque os átomos deslizam com facilidade uns sobre os outros, fazendo o metal dobrar ou até quebrar.

Os quasicristais, por sua vez, atrapalham esse deslizamento. Eles criam defeitos estruturais que, paradoxalmente, tornam o material mais resistente.

Andrew Iams percebeu a presença de quasicristais ao notar simetrias incomuns no microscópio. Um dos sinais foi a simetria rotacional quíntupla — algo muito raro.

Para confirmar, ele teve que girar os cristais e encontrar também simetrias triplas e duplas, de diferentes ângulos.

Só assim foi possível ter certeza de que os quasicristais estavam mesmo ali.

Novas possibilidades para ligas metálicas

Fan Zhang, físico do NIST e coautor do estudo, explicou a importância da descoberta. Segundo ele, para confiar nesse novo tipo de alumínio em componentes críticos, como peças de avião, é preciso entender exatamente como os átomos se organizam.

Agora, com a confirmação da presença de quasicristais, os pesquisadores acreditam que é possível criar ligas ainda melhores. A ideia é usar esses cristais não só por acaso, mas de forma intencional, durante a fabricação dos metais.

Zhang acredita que essa descoberta pode mudar a forma como as ligas são desenvolvidas no futuro. “Mostramos que quasicristais podem tornar o alumínio mais forte”, disse ele. “Agora, as pessoas podem tentar criá-los de propósito.”

Um novo caminho para a ciência do metal impresso em 3D

A impressão 3D de metais já se mostrou útil e viável em aplicações industriais. Mas ela ainda enfrenta limitações, especialmente com ligas mais fortes e leves, como o alumínio de alta resistência.

A descoberta de que os quasicristais ajudam a evitar falhas estruturais e aumentam a força do material abre um novo caminho para a pesquisa.

Não se trata apenas de entender um fenômeno raro, mas de usar esse conhecimento para criar metais mais eficientes, seguros e duráveis.

Com isso, setores como o aeroespacial, automotivo e de energia podem se beneficiar de materiais mais leves e resistentes — tudo graças a uma estrutura atômica que, até pouco tempo atrás, era considerada impossível.

Essa descoberta, feita em um laboratório que já fez história com os quasicristais, pode agora iniciar uma nova revolução na ciência dos materiais.

2 Comentários

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Vladimir Brondolo

#131113

09/04/2025 07:54

Anúncio esconde a reportagem dificultando a leitura da mesmo impedindo o contesto da pagina

Responder

Euclides Vaz Junior

#131112

09/04/2025 07:20

Sensacional

-1

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