Materiais Avançados

Diamante perde o trono da dureza para um novo material... de novo

Diamante perde o trono da dureza para um novo material... de novo

Cientistas criaram um novo material que é mais duro do que o diamante misturando partículas do mineral titanato de bário e estanho fundido. (para saber mais sobre outros materiais de altíssima dureza, veja 1, 2, 3, 4 e 5).

O novo material foi feito por uma equipe das universidades de Washington e Wisconsin-Madison, ambas nos Estados Unidos, e da Universidade Ruhr Bochum, na Alemanha.

Eles misturaram estanho, aquecido a cerca de 300º C, com pedaços de um material cerâmico chamado titanato de bário - freqüentemente utilizado como isolante em componentes eletrônicos. As partículas têm cerca de um décimo de milímetro de diâmetro cada uma e foram dispersos de forma homogênea ao longo do estanho utilizando-se uma sonda ultrasônica.

Quando os lingotes do novo compósito se resfriaram, amostras retangulares e cilíndricos de 3 centímetros de comprimento e 2 milímetro de diâmetro foram testados quanto à sua dureza. A resposta das amostras à dobra foi testada colando-se uma de suas pontas a uma barra de suporte e a outra a um magneto com um pequeno espelho anexo.

Força rítmica

Um eletromagneto foi utilizado para exercer uma força rítmica sobre o material cem vezes por segundo. A resistência do compósito à força de dobra - chamada de modulo de Young - foi registrada por um sensor de luz monitorando a luz de um feixe de raio laser refletido no espelho.

Os testes foram efetuados sob várias temperaturas. Entre 58ºC e 59ºC as amostras se tornaram mais duras do que o diamante. Algumas se mostraram até 10 vezes mais resistente à dobra.

"Isto é muito interessante," diz o pesquisador em materiais compósitos Mark Spearing, da Universidade de Southampton, Inglaterra. "Eles criaram um material muito interessante."

A dureza do material resulta das propriedades dos pedaços de titanato de bário, diz Spearing. À medida em que o material esfria, sua estrutura cristalina se altera, fazendo com que seu volume se expanda.

Matriz de estanho

"Como eles são mantidos no interior da matriz de estanho, a tensão se acumula no interior do titanato de bário," explica Spearing, "a cada temperatura em particular na qual a energia é liberada para se opor à força de dobra."

Como a energia deve ser armazenada no material para que ele se torne super-duro, seus criadores somente mediram na verdade um "módulo de Young aparente," diz Spearing.

De qualquer modo, o novo material poderá ter aplicações úteis, diz Spearing, talvez para a construção de coberturas anti-choque. "Você será capaz de fazer um amortecedor regulável que transmita força muito bem sob determinadas condições mas que se comporte de forma diferente e seja mais suave no restante do tempo," diz ele.

Bibliografia:

Composite Materials with Viscoelastic Stiffness Greater Than Diamond
T. Jaglinski, D. Kochmann, D. Stone, R. S. Lakes
New Scientist
2 February 2007
Vol.: Vol. 315. no. 5812, pp. 620 - 622
DOI: 10.1126/science.1135837




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