Um pedaço de metal rachado se curou em um experimento que surpreendeu os cientistas: ScienceAlert

Jul 05, 2023

Arquive isso em 'Isso não deveria acontecer!': Os cientistas observaram um metal se curando, algo nunca visto antes. Se este processo puder ser totalmente compreendido e controlado, poderemos estar no início de uma nova era da engenharia.

Uma equipe do Sandia National Laboratories e da Texas A&M University estava testando a resiliência do metal, usando uma técnica especializada de microscópio eletrônico de transmissão para puxar as pontas do metal 200 vezes por segundo. Eles então observaram a autocura em escalas ultrapequenas em um pedaço de platina de 40 nanômetros de espessura suspenso no vácuo.

As fissuras causadas pelo tipo de tensão descrita acima são conhecidas como danos por fadiga: tensão e movimento repetidos que causam quebras microscópicas, eventualmente causando a quebra de máquinas ou estruturas. Surpreendentemente, após cerca de 40 minutos de observação, a rachadura na platina começou a se fundir novamente e a se consertar antes de começar novamente em uma direção diferente.

“Foi absolutamente impressionante observar em primeira mão”, diz o cientista de materiais Brad Boyce, do Sandia National Laboratories. "Certamente não estávamos procurando por isso."

"O que confirmamos é que os metais têm a sua própria capacidade intrínseca e natural de se curarem, pelo menos no caso de danos por fadiga à nanoescala."

Estas são condições exatas e ainda não sabemos exatamente como isso está acontecendo ou como podemos usá-lo. No entanto, se você pensar nos custos e esforços necessários para consertar tudo, desde pontes a motores e telefones, não há como dizer quanta diferença os metais autocurativos podem fazer.

E embora a observação não tenha precedentes, não é totalmente inesperada. Em 2013, o cientista de materiais da Texas A&M University, Michael Demkowicz, trabalhou em um estudo que previa que esse tipo de cura de nanofissuras poderia acontecer, impulsionada pelos minúsculos grãos cristalinos dentro dos metais, essencialmente mudando seus limites em resposta ao estresse.

Demkowicz também trabalhou neste último estudo, usando modelos de computador atualizados para mostrar que suas teorias de uma década sobre o comportamento de autocura do metal em nanoescala correspondiam ao que estava acontecendo aqui.

O fato de o processo de reparo automático ter acontecido em temperatura ambiente é outro aspecto promissor da pesquisa. O metal geralmente requer muito calor para mudar de forma, mas o experimento foi realizado no vácuo; resta saber se o mesmo processo acontecerá em metais convencionais em um ambiente típico.

Uma possível explicação envolve um processo conhecido como soldagem a frio, que ocorre em temperatura ambiente sempre que as superfícies metálicas se aproximam o suficiente para que seus respectivos átomos se emaranhem. Normalmente, finas camadas de ar ou contaminantes interferem no processo; em ambientes como o vácuo do espaço, os metais puros podem ser forçados a se aproximarem o suficiente para literalmente grudar.

“A minha esperança é que esta descoberta encoraje os investigadores de materiais a considerar que, nas circunstâncias certas, os materiais podem fazer coisas que nunca esperávamos”, diz Demkowicz.

A pesquisa foi publicada na Nature.