Materiais Avançados

Super esponjas metálicas são mais fortes que o metal original

Super esponjas metálicas são mais fortes que o metal inicial
Já com vistas a aplicações na indústria aeroespacial e outras de alta tecnologia, o grupo construiu seu material usando nitreto de titânio.[Imagem: Dongchan Jang/Lucas Meza/Caltech]

Bioinspiração

Os esqueletos leves e delicados de organismos como esponjas do mar têm uma resistência que excede em muito a resistência dos materiais artificiais que o homem constrói usando as mesmíssimas matérias-primas.

Há muito se suspeita que essa diferença tem a ver com a arquitetura hierárquica dos materiais biológicos - a forma como os esqueletos à base de sílica são construídos a partir de diferentes elementos estruturais, alguns dos quais são medidos na escala de bilionésimos de metro, ou nanômetros.

Com o avanço das técnicas de nanofabricação, está começando a ser possível colocar essa teoria à prova, imitando com precisão os diferentes elementos estruturais no interior de um único objeto.

Os resultados estão mostrando que a hipótese estrutural estava correta.

"Inspirados em parte pelos materiais biológicos duros, e em parte pelo trabalho anterior de Toby Schaedler na fabricação de microssuportes extremamente leves, nós projetamos arquiteturas com blocos básicos com menos de cinco micrômetros de comprimento, o que significa que eles não podem ser detectados pelo olho humano," disse Julia Greer, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos.

O trabalho do Dr. Schaedler, ao qual a pesquisadora se refere, foi aquele que resultou na criação do material mais leve do mundo:

Material sob demanda

Na escala nanométrica, os sólidos apresentam propriedades mecânicas que diferem substancialmente daquelas apresentadas pelos mesmos materiais em escalas maiores.

Por exemplo, o grupo de Greer já havia demonstrado que, em nanoescala, alguns metais são cerca de 50 vezes mais fortes do que o normal, e alguns materiais amorfos, normalmente quebradiços, tornam-se maleáveis.

A nova estrutura que o grupo acabou de construir é formada por suportes ocos cujas paredes têm uma espessura de apenas 75 nanômetros, mas, ainda assim, são extremamente fortes.

Com blocos básicos tão pequenos, só é possível notar a diferença quando se pega o material, que parece com um metal comum, mas surpreende pela leveza.

"Agora somos capazes de projetar exatamente a estrutura que queremos replicar e, em seguida, fabricá-la de quase qualquer classe de material que quisermos, por exemplo, metais, cerâmica ou semicondutores - tudo nas dimensões corretas," concluiu Greer.

Bibliografia:

Fabrication and deformation of three-dimensional hollow ceramic nanostructures
Dongchan Jang, Lucas R. Meza, Frank Greer, Julia R. Greer
Nature Materials
Vol.: 12, 893-898
DOI: 10.1038/nmat3738




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