Nova teoria revela mecanismo de fratura em materiais macios

Uma nova teoria finalmente decifrou os mecanismos físicos de fratura em materiais macios. Esta descoberta pode em breve levar a novos materiais sem defeitos, mais resistentes e duráveis, além de ecologicamente corretos. O artigo “Instabilidade elástica por trás da fratura frágil” foi publicado recentemente por Cartas de revisão física.

“Nós revelamos que a fratura se propaga da superfície livre do material, começando por uma instabilidade elástica que quebra a simetria do objeto. Então, a ruptura se estende drasticamente com uma rede intrincada de rachaduras se espalhando como um fenômeno de turbulência semelhante ao que observamos em fluidos, como durante a formação de vórtices”, explica Pasquale Ciarletta do Laboratório MOX, Departamento de Matemática do Politecnico di Milano.

Essa descoberta estimula aplicações significativas em vários setores tecnológicos. Por exemplo, na produção de micro e nano dispositivos, onde os materiais precisam ser extremamente resistentes e livres de defeitos.

Entender como as rachaduras se formam pode levar ao projeto de materiais mais robustos e duráveis.

No campo da eletrônica de consumo, isso pode levar à criação de dispositivos como smartphones, tablets e laptops com telas que resistem melhor a choques e quedas, reduzindo assim a frequência de reparos e substituições. No setor médico, dispositivos implantáveis ​​como marcapassos e próteses podem se beneficiar de materiais mais seguros e duradouros, melhorando criticamente a saúde do paciente. Na indústria aeroespacial, entender e prevenir fraturas de materiais pode levar a estruturas mais robustas e confiáveis, reduzindo os riscos associados a viagens espaciais e aéreas.

“Os resultados desta pesquisa não apenas pavimentam o caminho para estudos futuros visando desenvolver materiais com propriedades mecânicas sem precedentes, mas também têm um impacto ambiental positivo ao reduzir a necessidade de substituições frequentes de produtos e diminuir o desperdício. Isso pode contribuir para uma produção mais sustentável e uso mais eficiente dos recursos naturais”, conclui Davide Riccobelli do Departamento de Matemática do Politecnico di Milano.

O estudo foi conduzido por uma equipe internacional de pesquisadores, liderada no Politécnico de Milão por Riccobelli e Ciarletta, em colaboração com a Sorbonne Université, a École Polytechnique e a ESPCI em Paris, demonstrando que as colaborações internacionais continuam a desempenhar um papel crucial na expansão dos limites da ciência dos materiais.