Impacto com trem mostra como espuma metálica supera aço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/11/2025

A, B) Perfuração observada na placa aço usada nos tanques atuais. C, D) Nenhuma perfuração observada na placa de espuma metálica.
[Imagem: Kaushik/Rabiei - 10.1002/adem.202501605]

Trombada de trem

Um experimento envolvendo nada mais do que um trem se chocando contra materiais superresistentes revelou que as espumas metálicas conseguem suportar uma força tremenda, o que as torna uma alternativa real para criar uma geração mais segura de vagões-tanque e tanques para caminhões para o transporte de materiais perigosos.

A comparação dos materiais envolveu um teste de perfuração. Os pesquisadores utilizaram um vagão de 136 toneladas e o transformaram em um aríete, montando na sua parte frontal uma coluna de aço com uma ponta de 15 centímetros quadrados. O vagão-aríete foi acelerado a 8,4 quilômetros por hora, gerando 368 quilojoules de força, distribuídos ao longo da extremidade de 15 centímetros por 15 centímetros do indentador. A essa velocidade, o trem então colidia com os materiais candidatos à construção de tanques de armazenamento.

O aríete perfurou com facilidade uma placa do aço de alta qualidade utilizada em vagões-tanque, mas sofreu um rebote da placa de mesma espessura feita com a espuma metálica compósita, voltando como se fosse uma baqueta batendo sobre um tambor.

"Em estudos anteriores, a espuma metálica compósita passou nesses testes com louvor, e o próximo passo para nós foi ver como o material se comportava em testes de perfuração. Os resultados foram excelentes," comemorou a professora Afsaneh Rabiei, que fez o experimento juntamente com seu colega Aman Kaushik, ambos da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA

Espumas de matriz metálica

As espumas de matriz metálica (CMF na sigla em inglês: Composite Metal Foam) são espumas compostas por esferas ocas feitas de materiais como aço inoxidável, níquel ou outros metais e ligas, e embutidas em uma matriz metálica. O material resultante é leve e incrivelmente resistente à compressão, com aplicações que vão desde asas de aeronaves até a blindagem de veículos e coletes à prova de balas.

Além disso, a espuma metálica apresenta melhor isolamento térmico e maior resistência a altas temperaturas do que os metais e ligas convencionais, como o aço. A combinação de leveza, resistência e isolamento térmico tornam essas espumas promissoras para uso no armazenamento e transporte de materiais nucleares, materiais perigosos, explosivos e outros materiais sensíveis ao calor.

"Os vagões-tanque ferroviários são responsáveis pelo transporte de uma ampla gama de materiais perigosos, desde ácidos e produtos químicos até petróleo e gás natural liquefeito," afirmou Rabiei. "A segurança desses vagões-tanque é importante, e [há] requisitos de testes muito rigorosos para qualquer material que possa ser usado na fabricação desses vagões-tanque."

Usando os dados dos testes reais, os pesquisadores desenvolveram um modelo computacional que pode ser usado para determinar a espessura de espuma metálica necessária para fornecer o nível de proteção desejado para qualquer aplicação específica.

"A conclusão óbvia é que a espuma metálica compósita leve pode absorver energias de perfuração e impacto com mais eficiência do que o aço maciço," disse Rabiei, que inventou as espumas metálicas em 2010. "E temos um modelo que pode ser usado para calcular a quantidade de espuma metálica necessária, maximizando a eficiência de seu uso, pois acreditamos que uma espuma metálica de menor espessura poderia ter um desempenho ainda melhor."

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