Metal auto-recuperável? Não é apenas o material da ficção científica

WASHINGTON (Reuters) – No filme de 1991 “O Exterminador do Futuro 2: O Julgamento Final”, um andróide malévolo que viaja no tempo e muda de forma chamado T-1000, feito de metal líquido, demonstrou uma qualidade única. Atingido por rajadas ou balas, seu metal se curava sozinho.

O metal autocurável ainda é apenas ficção científica, certo? Aparentemente não.

Cientistas descreveram em 19 de julho como pedaços de platina e cobre puros curaram espontaneamente rachaduras causadas pela fadiga do metal durante experimentos em nanoescala que foram projetados para estudar como essas rachaduras se formam e se espalham em metal colocado sob estresse. Eles expressaram otimismo de que essa capacidade pode ser transformada em metais para criar máquinas e estruturas de autocura em um futuro relativamente próximo.

A fadiga do metal ocorre quando o metal – incluindo peças em máquinas, veículos e estruturas – sofre rachaduras 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.

Nos experimentos do Sandia National Laboratories, do governo dos Estados Unidos, no Novo México, os pesquisadores usaram uma técnica que puxava as pontas dos minúsculos pedaços de metal cerca de 200 vezes por segundo. Uma rachadura inicialmente se formou e se espalhou. Mas cerca de 40 minutos após o início do experimento, o metal se fundiu novamente.

Os pesquisadores chamaram essa cura de “soldagem a frio”.

“O processo de soldagem a frio é um processo metalúrgico que ocorre quando duas superfícies de metal relativamente lisas e limpas são reunidas para reformar as ligações atômicas”, disse Brad Boyce, cientista de materiais do Sandia National Laboratories, que ajudou a liderar o estudo publicado na revista. Natureza.

“Ao contrário dos robôs de autocura do filme ‘Exterminador do Futuro’, esse processo não é visível na escala humana. Ocorre em nanoescala e ainda não conseguimos controlar o processo”, acrescentou Boyce.

Pedaços 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 sob medida para aproveitar esse comportamento”, disse Boyce.

“Dado esse novo conhecimento, 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, esse novo entendimento pode lançar luz sobre falhas por fadiga em estruturas existentes – melhorando nossa capacidade de interpretar e prever tais falhas”, acrescentou Boyce.

No passado, os cientistas criaram alguns materiais auto-reparáveis, principalmente plásticos. O coautor do estudo, Michael Demkowicz, professor de ciência e engenharia de materiais da Texas A&M University, previu a autocura no metal há uma década.

Demkowicz calculou corretamente que, sob certas condições, colocar o metal sob tensão que normalmente deveria piorar as rachaduras relacionadas à fadiga poderia ter o efeito oposto.

“Meu palpite agora é que aplicações tangíveis de nossas descobertas levarão mais 10 anos para serem desenvolvidas”, disse Demkowicz.

“Quando fiz minhas previsões pela primeira vez, parte da imprensa disse que eu estava trabalhando em um T-1000. Isso ainda é ficção científica”, disse Demkowicz. “No entanto, no final [TV series] ‘Battlestar Galactica’, a tripulação adaptou alguns Cylon [a fictional robot race] tecnologia para ajudar a curar danos de fadiga em sua nave, fazendo com que o metal se comporte mais como um tecido orgânico que pode curar suas próprias feridas. Eu diria que estamos trabalhando mais na linha do exemplo ‘Battlestar Galactica’.”

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

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