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Cientistas desenvolvem metal que se regenera sozinho em experimento e abrem portas para uma nova era na engenharia

26 de julho de 2023 às 22:21
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Cientistas desenvolvem metal que se regenera sozinho em experimento e abre portas para nova era na engenharia
Foto: Sandia National Laboratories e Texas A&M University

Cientistas do Sandia National Laboratories conseguiram, pela primeira vez, fazer com que um metal se regenere sozinho. Descoberta aconteceu por acaso e promete revolucionar o segmento de engenharia.

Pela primeira vez, cientistas testemunharam pedaços de metal se regenerando sem nenhuma intervenção humana, derrubando teorias científicas essenciais. Caso o fenômeno descoberto seja aproveitado, dará início a uma grande revolução na engenharia, uma revolução onde motores, pontes e aviões auto-recuperáveis podem rever os dados gerados pelo desgaste, tornando-os mais seguros e duradouros.

Entenda como aconteceu a descoberta da regeneração do Metal

A equipe de pesquisa do Sandia National Laboratories e da Texas A&M University descreveu suas descobertas na revista Nature. Segundo um dos cientistas de materiais da Sandia, Brad Boyce, foi absolutamente impressionante assistir a regeneração do metal em primeira mão.

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O pesquisador destaca que foi confirmado que os metais possuem sua própria capacidade intrínseca e natural de se curar, pelo menos no caso de danos por fadiga em nanoescala. Os danos gerados pela fadiga no metal são uma das formas pelas quais as máquinas se desgastam e, eventualmente, quebram. Tensão ou movimentos repetidos geram trincas microscópicas. Com o tempo, essas rachaduras crescem e se espalham até que todo o dispositivo quebra ou falha.

A fissura que Boyce e sua equipe de cientistas viram desaparecer era uma dessas fraturas minúsculas, mas consequentes, medidas em nanômetros. Boyce afirma que, das juntas de solda em dispositivos eletrônicos aos motores de seus veículos e às pontes sobre as quais passam, essas estruturas diversas vezes falham de forma imprevisível devido ao carregamento cíclico que leva ao começo de rachaduras e eventual fratura no metal. Quando eles falham, é necessário arcar com custos de substituição, perda de tempo e, em alguns casos, até lesões ou perdas de vidas no setor de Engenharia. 

Teoria foi descoberta em 2013

Apesar dos cientistas terem desenvolvido alguns materiais auto-reparáveis, principalmente plásticos, a noção de um metal auto-reparável tem sido, em grande parte, domínio da ficção científica. A estimativa é que rachaduras em metais ficassem maiores, não menores.

Mesmo algumas das equações básicas que utilizamos para descrever o avanço de trincas excluem a chance de tais processos de cura. Em 2013, Michael Demkowicz, então professor assistente do departamento de ciência e engenharia de materiais do MIT, começou a desbastar a teoria convencional dos materiais. 

O cientista publicou uma nova teoria, com base em descobertas em simulações de computador de que, sob algumas condições, o metal deveria ser capaz de soldar rachaduras geradas pelo desgaste. A descoberta de que sua teoria era verdadeira veio inadvertidamente no Centro de Nanotecnologias Integradas, uma instalação do Departamento de Energia operada em conjunto com os laboratórios nacionais de Sandia e Los Alamos.

Metal consegue se regenerar após 40 minutos de testes

Os cientistas planejavam apenas avaliar como as rachaduras se formavam e se espalhavam por um pedaço de platina em nanoescala utilizando uma técnica especializada em microscópio eletrônico que desenvolveram para puxar as extremidades do metal repetidamente 200 vezes por segundo.

De forma surpreendente, após cerca de 40 minutos do começo do experimento, o dano mudou de curso. Uma ponta da rachadura se fundiu como se estivesse refazendo seus passos, sem deixar vestígios do dano anterior. Com o tempo, a rachadura voltou a crescer em uma direção diferente.

Boyce, que estava ciente da teoria, compartilhou os resultados com Demkowicz. O professor afirma que ficou muito feliz com a novidade e, então, recriou o experimento em um modelo de computador, comprovando que o fenômeno testemunhado em Sandia era o mesmo que ele havia teorizado anos antes. Seu trabalho foi apoiado pelo Escritório de Ciências do Departamento de Energia, Ciências Básicas e Energia, a Administração Nacional de Segurança Nuclear e a Fundação Nacional de Ciência.


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