Conheça o material mais resistente da Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/12/2022

O material (à direita) pertence à classe das ligas de alta entropia.
[Imagem: Robert Ritchie/Berkeley Lab]

Tenacidade

Ao estudar uma liga metálica de um tipo só recentemente descoberto, cientistas descobriram estar diante da maior tenacidade já registrada em qualquer tipo de material.

A tenacidade é a combinação de resistência e ductilidade quando o material é tensionado, ou seja, ela mede quanta energia o material pode absorver sem quebrar - em termos mais técnicos, a tenacidade indica quanto um corpo resiste à tensão após ultrapassar o limite de proporcionalidade.

Dong Liu e seus colegas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos EUA, obtiveram a medição inédita ao analisarem uma liga metálica de cromo, cobalto e níquel (CrCoNi).

A liga CrCoNi não é apenas extremamente dúctil - altamente maleável - e impressionantemente forte - resiste à deformação permanente -, como também sua resistência e ductilidade melhoram à medida que ela é levada a temperaturas mais frias. Isso vai na contramão do comportamento da maioria dos materiais existentes.

"Ao projetar materiais estruturais, você quer que eles sejam fortes, mas também dúcteis e resistentes à fratura," comentou o professor Easo George, coordenador do projeto. "Tipicamente existe um compromisso entre essas propriedades. Mas esse material é as duas coisas e, em vez de se tornar quebradiço em baixas temperaturas, ele fica mais resistente."

Quando levada a temperaturas criogênicas (20 K), a tenacidade da liga chegou a 500 megapascais - para comparação, o alumínio aeronáutico chega a 35 e os melhores aços ficam ao redor de 100.

Ligas de alta entropia

A liga CrCoNi pertence uma classe de metais chamada ligas de alta entropia (LAEs). Enquanto as ligas metálicas comuns contêm uma alta proporção de um elemento e quantidades menores de elementos adicionais, as LAEs são feitas de uma mistura de cinco ou mais metais compatíveis (que podem se misturados) em quantidades iguais.

Se a mistura for bem-sucedida e todos os elementos estiverem distribuídos homogeneamente, emergem propriedades especiais que não vêm dos metais individuais, mas de sua mistura - os cientistas chamam isso de "efeito coquetel".

As LAEs têm sido uma área quente de pesquisa desde que foram desenvolvidas, há cerca de 20 anos, mas a tecnologia necessária para testar os limites extremos desses materiais só agora está sendo desenvolvida.

As medições feitas agora, usando difração de nêutrons, difração de retroespalhamento de elétrons e microscopia eletrônica de transmissão, podem forçar a comunidade científica a reconsiderar noções antigas sobre como as características físicas dão origem ao desempenho.

"É divertido porque os metalúrgicos dizem que a estrutura de um material define suas propriedades, mas a estrutura do NiCoCr é a mais simples que você pode imaginar - são apenas grãos," disse Ritchie Robert, membro da equipe. "No entanto, quando você a deforma, a estrutura se torna muito complicada, e essa mudança ajuda a explicar sua excepcional resistência à fratura," acrescentou seu colega Andrew Minor.

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