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Materiais Avançados

Madeira balsa sintética supera versão natural

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/07/2014

Madeira balsa sintética
Estruturas inspiradas na madeira balsa foram criadas por impressão 3D.
[Imagem: Brett G. Compton/Harvard]

Balsa sintética

As turbinas eólicas são verdadeiros primores da engenharia, além de exemplos de tecnologia verde.

O que poucos sabem é que algumas das melhores, e sobretudo as maiores pás dos geradores eólicos, possuem em seu interior painéis de balsa, a madeira da árvore Ochroma pyramidale, que é extremamente leve, mas muito resistente - ela é também muito utilizada na fabricação de aeromodelos.

O Equador vende 95% da balsa consumida no mundo, mas logo poderá começar a enfrentar a concorrência de uma "balsa sintética".

Utilizando um coquetel de resinas termoendurecíveis à base de epóxi, reforçadas com fibras e montadas por uma técnica de impressão 3D, engenheiros da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, desenvolveram um compósito com propriedades mecânicas similares às da balsa.

O material compósito, que imita a estrutura interna da balsa, apresentou uma leveza e uma resistência sem precedentes, segundo a professora Jennifer Lewis, coordenadora da equipe.

Devido às propriedades mecânicas e à possibilidade de controle preciso do processo de fabricação, os pesquisadores afirmam que esses novos materiais não apenas imitam a balsa, mas podem superar os melhores compósitos poliméricos disponíveis comercialmente.

Madeira balsa sintética
À esquerda, bocal da impressora criando uma balsa sintética real. À direita, esquema ilustrativo das tintas utilizadas.
[Imagem: Brett G. Compton/Harvard]

Arquitetura celular

Brett Compton e Jennifer Lewis desenvolveram "tintas" de resina epóxi salpicadas de plaquetas de argila com dimensões microscópicas, e usaram também um composto chamado dimetil metilfosfonato. Os ingredientes finais são fibras de carbono, muito resistentes, e partículas de carbeto de silício, um material muito duro.

Com essa tinta em mãos, só foi necessário copiar a estrutura interna da balsa em uma impressora 3D.

"A madeira balsa tem uma arquitetura celular que minimiza seu peso, já que a maioria dos espaços são vazios, e apenas as paredes celulares suportam a carga. Assim, ela tem uma elevada rigidez e resistência específica. Nós tomamos emprestado este conceito e o imitamos em um composto sintético," disse Lewis.

Os testes mostraram que os compósitos celulares são tão fortes quanto a madeira que os inspira, de 10 a 20 vezes mais rígidos do que os polímeros impressos comerciais, e duas vezes mais fortes do que os melhores compósitos poliméricos.

O material e sua técnica de fabricação terão aplicações em várias áreas além das pás de turbinas eólicas, incluindo os automóveis, onde materiais mais leves são essenciais para diminuir o consumo de combustível.

Bibliografia:

Artigo: 3D-Printing of Lightweight Cellular Composites
Autores: Brett G. Compton, Jennifer A. Lewis
Revista: Advanced Materials
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/adma.201401804





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