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Materiais Avançados

Propriedades de materiais granulares serão úteis na indústria e natureza

National Science Foundation - 29/06/2005

Propriedades de materiais granulares serão úteis na indústria e natureza

Em dois artigos separados, publicados nesta semana na revista Nature, pesquisadores anunciaram importantes descobertas no campo do pouco conhecido mundo dos materiais granulares, sistemas de partículas que podem ditar o fluxo das avalanches, a qualidade do concreto na construção civil e até mesmo a mistura de fármacos para a produção de medicamentos.

Nos dois estudos, os pesquisadores desenvolveram novas ferramentas analíticas que combinam testes em laboratório com avançadas simulações e cálculos matemáticos feitos em computador, criando métodos quantitativos adicionais a um campo de estudos que se baseia principalmente em observações qualitativas.

O professor Robert Behringer, da Universidade de Duke, Estados Unidos, juntamente com seu orientando Trushant Majmudar, utilizou um sistema inovador que inclui um leito de milhares de cilindros plásticos para rastrear o fluxo de stress, partícula por partícula, em uma configuração granular bidimensional.

Os pesquisadores descobriram que a tensão aplicada a uma dimensão ao longo do leito transferiu-se para uma rota com perfil denteado, de uma partícula para outra, quando a outra dimensão não estava sob pressão. Entretanto, quando sistema estava igualmente comprimido em ambos os lados, a rota, ou "cadeia de força", apresentou-se muito mais curta. A descoberta poderá se mostrar valiosa no entendimento de desastres naturais, tais como deslizamentos de terra.

O segundo artigo vem de pesquisadores do Centro de Pesquisa em Materiais da Universidade de Chicago. Os físicos Heinrich Jaeger e Sidney Nagel, auxiliados pelo estudante Eric Corwin, desenvolveram um sistema de testes diferente, formado por um cilindro cheio com 100.000 esferas de vidro, comprimidas durante horas por um pistão rotativo. O objetivo era estudar as forças cisalhantes em materiais granulares.

Os pesquisadores conseguiram quantificar uma alteração característica na forma como a tensão se propaga através do material quando os grãos passam de um estado de compressão para um estado de fluidez. Eles suspeitam que o mecanismo por trás dessa alteração, por meio da qual os grânulos adquirem uma "temperatura efetiva" no seu estado de fluidez, tem implicações muito significativas para o melhor entendimento de materiais que ficam comprimidos em nível atômico, como o vidro, por exemplo.

O vidro se comporta como um sólido, mas pode fluir como um líquido, particularmente sob altas temperaturas. Se as hipóteses até agora levantadas se mostrarem verdadeiras, a pesquisa poderá ter resolvido questões que estão em aberto há décadas.

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