Previsão de autocura de metal: Cientistas expressaram otimismo sobre capacidade de criar máquinas e estruturas auto-reparáveis em um futuro relativamente próximo.

A cor verde marca o ponto onde uma fissura se formou e depois se fundiu novamente na representação artística da autocura em nanoescala em metal.

Imagem: Dan Thompson/Sandia National Laboratories/REUTERS

Cientistas descreveram como pedaços de platina e cobre puro curaram espontaneamente rachaduras causadas por metal, estudando como as rachaduras se formam e se propagam no metal sob tensão. Eles expressaram otimismo de que essa capacidade poderia ser incorporada aos metais para criar máquinas e estruturas auto-reparáveis em um futuro relativamente próximo.

A fadiga do metal ocorre quando o metal – incluindo partes de máquinas, veículos e estruturas – sofre trincas microscópicas após ser exposto a tensões ou movimentos repetidos, danos que tendem a piorar com o tempo. A fadiga do metal pode causar falhas catastróficas em áreas como aviação (motores a jato, por exemplo) e infraestrutura (pontes e outras estruturas).
Metal Recusado: Curando "Soldagem a Frio"

Em experimentos no Sandia National Laboratories, no Novo México, os pesquisadores usaram uma técnica que puxava as pontas dos minúsculos pedaços de metal cerca de 200 vezes por segundo. A princípio, uma rachadura se formou e se espalhou. Mas 40 minutos depois do experimento, o metal se fundiu novamente. Os pesquisadores chamaram essa cura de "soldagem a frio".
"A soldagem a frio é um processo metalúrgico bem conhecido que ocorre quando duas superfícies metálicas relativamente lisas e limpas são reunidas para reformar as ligações atômicas", explica Brad Boyce, cientista de materiais do Sandia National Laboratories, que ajudou a liderar o estudo publicado na revista Nature . .

A autocura ocorre na escala nanométrica

"Ao contrário dos robôs auto-reparadores do filme 'Exterminador do Futuro', esse processo não é visível em escala humana. Acontece em escala nanométrica e ainda não conseguimos controlar o processo", acrescentou Boyce.

As peças de metal tinham cerca de 40 nanômetros de espessura e alguns micrômetros de largura. Embora a cura tenha sido observada nos experimentos apenas em platina e cobre, Boyce disse que as simulações indicaram que a autocura pode ocorrer em outros metais e que é "totalmente plausível" que ligas como o aço possam exibir essa qualidade.

"É possível imaginar materiais adaptados para aproveitar esse comportamento", disse Boyce.

O pesquisador Ryan Schoell, do Sandia National Laboratories do governo dos EUA, no Novo México, usa uma técnica especializada de microscopia eletrônica de transmissão desenvolvida pelos cientistas Khalid Hattar, Dan Bufford e Chris Barr para estudar trincas de fadiga em nanoescala.

Imagem: Craig Fritz/Sandia National Laboratories/REUTERS

"Dados esses novos insights, pode haver estratégias alternativas de design de materiais ou abordagens de engenharia que podem ser concebidas para ajudar a mitigar a falha por fadiga". Além disso, esses novos insights podem lançar luz sobre falhas por fadiga em estruturas existentes, melhorando nossa capacidade de interpretar e prever tais falhas”, acrescentou Boyce.

A autocura foi observada em um ambiente muito específico usando um dispositivo chamado microscópio eletrônico.

“Uma das grandes questões que o estudo deixa em aberto é se o processo também ocorre no ar, e não apenas no ambiente de vácuo do microscópio. Mas mesmo que ocorra apenas no vácuo, tem ramificações importantes para a fadiga em espaçonaves ou fadiga associada a rachaduras no subsolo que não são expostas à atmosfera", disse Boyce.