Pesquisadores observaram que microfraturas em um pedaço de metal curavam espontaneamente, sem intervenção humana. Uma descoberta que pode levar a uma nova geração de materiais capazes de se autorregenerar.
Pela primeira vez, os pesquisadores testemunharam um fenômeno curioso e inesperado: fraturas em amostras de metal abusadas por um experimento de ciência de materiais parecem ter se fundido. Em outras palavras, esses materiais se reparavam espontaneamente, sem nenhuma intervenção humana. Descobrir os prós e contras desse mecanismo pode levar ao desenvolvimento de novos materiais extremamente duráveis.
Este trabalho é resultado de uma equipe formada por pesquisadores do Sandia National Laboratories, um dos três laboratórios de pesquisa do Departamento de Energia dos Estados Unidos, e da Texas A&M University.
Eles estavam dirigindo o que é chamado de teste de fadigaum experimento de ciência de materiais relativamente padrão que envolve a aplicação de muitas pequenas tensões repetidas a um material para estudar sua resistência à deformação durante um longo período de tempo.
Isso gera o que os especialistas chamam de fadiga, que geralmente resulta no aparecimento de fraturas microscópicas. Estes enfraquecem toda a estrutura, o que coloca problemas de durabilidade e segurança no caso de um veículo ou de um edifício. Esse tipo de teste é, portanto, muito importante em muitos campos, pois ajuda os engenheiros a antecipar as falhas dessas estruturas.
“ De soldas em dispositivos eletrônicos a motores de veículos e pontes, essas estruturas podem falhar de forma imprevisível devido a essas tensões repetidas. E quando isso acontece, temos que lidar com custos de reposição, perda de tempo e, em alguns casos, ferimentos ou perda de vidas. “, explica Brad Boyce, um dos autores do estudo. “ O impacto econômico dessas falhas é medido em centenas de bilhões de dólares a cada ano para os Estados Unidos. “, especifica.
Um pedaço de metal que se regenera espontaneamente
Nesse caso, a equipe de Boyce submeteu um pedaço de platina a um teste que envolve puxar suas pontas 200 vezes por segundo enquanto o observa sob um microscópio eletrônico. O objetivo inicial era simplesmente estudar a propagação dessas microfraturas. Mas após 40 minutos de observação, eles ficaram surpresos ao descobrir que algumas dessas microfraturas se fundiram espontaneamente, restaurando a integridade estrutural do material.
Os pesquisadores já desenvolveram materiais auto-regenerativos, incluindo plásticos. Por outro lado, esse fenômeno nunca havia sido observado no caso de um metal; permaneceu no reino da ficção científica.
” Foi incrível ver diz Boyce. “ Nós absolutamente não esperávamos isso. Em teoria, espera-se que as rachaduras nos metais aumentem com o tempo e certamente não encolham. Algumas das equações básicas que usamos para descrever a evolução das fissuras até mesmo descartam a possibilidade de tais processos de cicatrização. “.
Os pesquisadores então se voltaram para Michael Demkowicz, um ex-professor de ciência de materiais do MIT. Em 2013, ele publicou uma teoria baseada em simulações de computador que sugeria que os metais deveriam teoricamente ser capaz de se reunir espontaneamente sob certas condições. Isso nunca havia sido provado até agora, mas essa observação parece confirmar sua teoria.
Demkowicz, portanto, apresentou seu modelo de computador. Ele recriou o experimento com esses novos parâmetros, e sua simulação deu um resultado comparável ao descrito pelos pesquisadores. Isso sugere que o fenômeno observado por seus colegas é o mesmo que ele teorizou há 10 anos.
Grande potencial para a indústria
Agora que foi observado no mundo real pela primeira vez, o desafio será descobrir os meandros desses mecanismos e em que condições esse fenômeno pode ocorrer.
Primeiramente, deve-se verificar se também pode ocorrer na atmosfera terrestre à temperatura ambiente, e não apenas no enclave de um microscópio eletrônico. “ Mostramos que essa regeneração é possível no vácuo, mas não sabemos se esse também é o caso de outros metais no ar. diz Boyle.
Se esta eventualidade se confirmar, esta experiência poderá ter repercussões muito importantes. Um metal capaz de se regenerar dessa forma, teoricamente seria possível construir máquinas e estruturas com vida útil muito longa.
Isso reduziria muito a possibilidade de uma falha inesperada, que pode ter consequências graves em áreas como engenharia civil, aviação ou aeroespacial. E além desse aspecto de segurança, também poderia reduzir os requisitos de manutenção para muitas ferramentas e máquinascom benefícios significativos em muitos ramos da indústria.
O texto do estudo está disponível aqui.
