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Mecânica

Criado um material que não pode ser cortado

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/07/2020

Criado um material superduro à prova de cortes
O disco de corte novo, medindo 62mm, ficou reduzido a 22mm em 65 segundos, depois de conseguir fazer apenas uma pequena incisão no material metalocerâmico.
[Imagem: Stefan Szyniszewski et al. - 10.1038/s41598-020-65976-0]

Biomimética

Engenheiros de Inglaterra e da Alemanha afirmam ter criado o primeiro material que não pode ser cortado - pelo menos não com as ferramentas de corte disponíveis.

Stefan Szyniszewski e seus colegas estimam que o material à prova de corte poderá ser usado para fazer correntes e cadeados que realmente garantam a segurança da sua bicicleta, além de equipamentos de proteção mais eficientes para pessoas que trabalham com ferramentas de corte e todos os tipos de proteções.

É mais um exemplo de biomimetismo, o conceito de copiar estruturas da natureza para melhorar as técnicas e produtos. Neste caso, a ideia foi extraída da pele celular muito resistente da toranja e das conchas dos moluscos abalone, que são formadas por elementos que parecem ladrilhos interligados a um material plástico natural - um biopolímero - que os torna resistentes a fraturas.

"Ficamos intrigados com a forma como a estrutura celular da toranja e a estrutura de azulejos das conchas dos moluscos podem impedir danos às frutas ou às criaturas no seu interior, apesar de serem feitas de blocos orgânicos relativamente fracos. Essas estruturas naturais serviram de base para o princípio de funcionamento do nosso material metalocerâmico, baseado na interação dinâmica com a carga aplicada, em contraste com a resistência passiva," explicou o professor Szyniszewski, da Universidade de Durham.

Criado um material superduro à prova de cortes
Foto de uma amostra de teste e visão de seu interior por raios X, mostrando o papel das esferas internas.
[Imagem: Stefan Szyniszewski et al. - 10.1038/s41598-020-65976-0]

Material anti-corte

Os materiais orgânicos que serviram de inspiração foram substituídos por esferas de cerâmica industrial de alumina e uma matriz de espuma metálica, também de alumínio.

Esse conjunto de esferas duras e um material plástico forma um sistema dinâmico, com uma estrutura interna que cria movimento de alta velocidade, resultando em uma interação com as ferramentas de corte - essa resposta dinâmica é similar à apresentada pelas estruturas vivas.

Quando cortadas com um disco abrasivo ou uma broca, as vibrações criadas pelas esferas de cerâmica no interior do material embotam o disco de corte ou a broca. Nem mesmo os potentes cortadores de jato de água, usados para cortar granitos em pedreiras, deram resultado.

Além disso, conforme a ferramenta de corte consegue cortar as primeiras esferas de cerâmica, isso gera uma série de fragmentos menores que, sendo muito duros, agem como uma lixa muito resistente, detonando com a broca ou o disco de corte.

Por isso a equipe batizou o material de Proteus, em homenagem ao deus grego que mudava de forma, pela maneira como o material se metamorfoseou de maneiras diferentes para se defender contra os ataques.

A única estrutura comparável em dureza no mundo natural é o diamante, um material que é também muito mais caro. Como o Proteus é feito apenas de materiais industriais comercialmente disponíveis e de custo relativamente baixo, a equipe acredita que seu material biomimético poderá estar disponível no mercado assim que surgirem interessados na indústria.

Bibliografia:

Artigo: Non-cuttable material created through local resonance and strain rate effects
Autores: Stefan Szyniszewski, Rene Vogel, Florian Bittner, Ewa Jakubczyk, Miranda Anderson, Manuel Pelacci, Ajoku Chinedu, Hans-Josef Endres, Thomas Hipke
Revista: Nature Scientific Reports
Vol.: 10, Article number: 11539
DOI: 10.1038/s41598-020-65976-0





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