Metais tambm podem se curar sozinhos quando danificados

Mecnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 11/09/2024

Autocura em metais

Uma das tecnologias mais pesquisadas no mbito do biomimetismo – a imitao de solues da natureza para proveito tecnolgico – a chamada autocura, a tentativa de fazer com que materiais artificiais ou sintticos imitem a capacidade inata dos organismos biolgicos de curar a si mesmos quando se ferem.

A busca por materiais autorregenerativos tipicamente tem-se concentrado nos chamados materiais “macios”, como polmeros e hidrogis, deixando o conserto dos metais para tcnicas mais drsticas, como a soldagem.

Embora alguns experimentos j tenham demonstrado o comportamento de autocura em metais, o fenmeno s havia sido visto em metais totalmente porosos ou dependendo da assistncia de gatilhos externos, como aquecimento, estmulo mecnico ou irradiao de feixe de eltrons.

Agora, Jianlin Wang e colegas do Instituto de Fsica da Academia Chinesa de Cincias descobriram uma capacidade de “cicatrizao de metais” autntica: A autocura autnoma e intrnseca foi documentada em nanofios de prata, que se curam como se fossem uma pele ferida, com a vantagem de no deixarem nem sequer a mais leve cicatriz.

A capacidade da prata de autorreparar danos em nanoescala, que ocorreu tanto em temperatura ambiente quanto em temperaturas muito abaixo de zero, abre uma possibilidade promissora para o desenvolvimento de componentes e dispositivos tolerantes a danos na escala de comprimento submicromtrico, dos MEMS e NEMS aos micro e nano-robs.

Em sentido mais amplo, dizem os pesquisadores, sua descoberta em um nvel mecanicista pode fornecer uma estrutura de orientao para uma compreenso mais profunda dos fenmenos e conceitos de autorreparao nos slidos metlicos em geral. Um primeiro uso dessa orientao ser na busca do fenmeno em outros metais e em ligas metlicas.

No como uma solda: A recuperao total, com preciso atmica.
[Imagem: Jianlin Wang et al. – 10.1016/j.matt.2024.07.009]

“Soldagem” com preciso atmica

Usando microscopia eletrnica de transmisso avanada e simulaes de dinmica molecular, a equipe descobriu que a prata (Ag) em nanoescala pode se reparar autonomamente de danos estruturais, como fissuras e poros, sem interveno externa.

As regies curadas restauraram perfeitamente a rede cristalina da prata, com ordenao atomicamente precisa, ou seja, sem qualquer perda de resistncia. Com isto, e algo que ainda mais promissor do ponto de vista prtico, a mesma rea danificada pode passar por repetidos ciclos de autocura com o mesmo nvel de eficincia.

Essa capacidade notvel foi observada no apenas em temperatura ambiente, mas continuou ocorrendo mesmo em temperaturas frias, de at 173 K (-100 C).

Outro resultado interessante que os dois tipos representativos de danos estruturais que os pesquisadores criaram nos nanofios, fissuras e poros, apresentaram autocura autnoma muito rpida, variando de alguns poucos minutos a cerca de meia hora.

Outros metais

A equipe quis ver se o fenmeno da autocura funciona para outros metais, mas o ouro (Au) no apresentou comportamento de autocura semelhante prata temperatura ambiente, apesar de os dois metais compartilharem muitas semelhanas em termos de propriedades fsicas e qumicas.

Usando simulaes de dinmica molecular, a equipe descobriu que o que diferencia a prata do ouro neste caso a alta mobilidade de difuso superficial da prata, uma caracterstica no comumente encontrada em outros metais slidos.

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