Compósito que varia rigidez com a temperatura

No post de hoje falaremos sobre um compósito capaz de mudar sua rigidez de forma extrema com a variação de temperatura. Trata-se de uma pesquisa da École polytechnique fédérale de Lausanne, publicada recentemente, que conseguiu desenvolver o material de uma forma simples e ao mesmo tempo genial.

O compósito tem o formato de um tubo e é bastante rígido à temperatura ambiente. No entanto, ao aplicar sobre o material uma voltagem, ele torna-se flexível em menos de 10 segundos. O segredo por trás dessa versatilidade encontra-se na forma com o que material foi projetado. Continue reading Compósito que varia rigidez com a temperatura

Endurecimento por precipitação em ligas de alumínio

O alumínio possui propriedades bastante interessantes: é pouco denso em relação aos outros metais, é abundante na crosta terrestre, tem excelente condutividade térmica e elétrica e apresenta boa resistência à corrosão em diversas condições. Ainda assim, há diversas aplicações para as quais o alumínio não consegue atender a todos os requisitos necessários, mas se encaixa muito bem em alguns deles. Foi nesse contexto que surgiram as ligas de alumínio,  que permitem que através da adição de elementos de liga seja possível continuar usufruindo em parte das propriedades interessantes deste metal, ao mesmo tempo em que outras de suas características são aprimoradas. A principal modificação feita nas ligas de alumínio é o endurecimento por precipitação, o qual visa a uma melhora da resistência mecânica do material através da adição de elementos de liga específicos e tratamentos térmico. No entanto, como podemos ver na figura abaixo, nem todos os elementos de liga são adicionados com o objetivo de promover precipitação por envelhecimento.

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Você sabe o que são materiais auxéticos?

Os materiais auxéticos são aqueles que possuem uma compressibilidade negativa, ou seja, eles possuem um coeficiente de poisson negativo. Isso significa que eles têm o seu volume aumentado quando for aplicada uma força de compressão.

Anteriormente, assumia-se que o coeficiente de poisson, que é a medida de deformação transversal de um material, não poderia ser alterada e que a maioria apresentava um coeficiente positivo entre +0,22 e +0,33. Porém nos últimos anos foi descoberto que sim, um material pode ter um coeficiente negativo e isso é possível quando se altera a estrutura do material e os mecanismos de deformação dele.

Esses materiais podem ser poliméricos, metálicos, compósitos ou cerâmicos e também podem possuir diferentes estruturas entre eles. Exemplos de materiais que demonstram esse comportamento são cristobalita alfa e quartzo alfa, em certas direções e também em certas temperaturas. Um exemplo também de um polímero natural que pode ser auxético é a celulose cristalina, em uma forma definida.

Na Academia Polonesa de Ciências foi descoberto um material chamado amidoborano de sódio [Na(NH2BH3)]. A compressibilidade negativa desse material é maior do que qualquer outro material já estudado (10%) e além disso o comportamento desse materials ocorre de forma brusca. Ademais uma das características que mais chamam atenção do material é que a compressibilidade é de natureza química e não física, ou seja, ocorre o alongamento das ligações químicas entre o nitrogênio e o boro e também entre o nitrogênio e o hidrogênio.

As possíveis aplicações para os materiais auxéticos são colete à prova de balas e implantes ou sondas para abrir vasos sanguíneos. Você conseguiu pensar em mais alguma?

 

Referências:

Colete à prova de balas ativo funcionará como airbag

Materiais auxéticos tornam-se mais grossos quando são esticados

An Introduction to Auxetic Materials: an Interview with Professor Andrew Alderson

Soldagem à temperatura ambiente

Você sabia que já é possível soldar* dois materiais metálicos sem calor? Pesquisadores da Iowa State University, nos EUA, desenvolveram um método bastante interessante, o qual funciona como uma espécie de cola metálica. Para isso, partículas minúsculas de metal são resfriadas abaixo de sua temperatura de fusão e impedidas de solidificar, entrando em um estado de metaestabilidade conhecido como super-resfriamento. No entanto, as partículas procuram atingir seu estado de menor energia, que para as temperaturas e pressões em que se encontram, é o estado sólido, e não líquido. Dessa forma, assim que sofrem uma perturbação externa intensa o suficiente, as gotículas tornam-se sólidas. Os cientistas aproveitaram-se desse fenômeno para fazê-las solidificar na junta entre dois metais, permitindo a união dos mesmos sem a necessidade de aquecimento ou fusão.

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Alumínio tem problemas com corrosão?

Provavelmente você nunca olhou realmente para um pedaço de alumínio. Isso porque o material é extremamente reativo e, em contato com o ar, reage instantaneamente formando uma película de óxido sobre sua superfície. Isto é o que você de fato vê. No entanto, apesar de extremamente reativo, o alumínio apresenta uma elevada resistência à corrosão devido a um fenômeno chamado passivação. Basicamente, o alumínio fica mais nobre (menor atividade) por ação desta película óxida, que tem uma boa aderência à superfície e acaba impedindo que um volume maior do material seja corroído.  No entanto, se engana quem acha que a passivação torna o alumínio imune à corrosão. Veremos hoje diversas situações em que a mesma pode ocorrer.

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Curiosidades sobre as medalhas olímpicas

Há dois meses começavam os jogos olímpicos do Rio de Janeiro, trazendo as atenções do mundo para o país e também fortes emoções ao povo brasileiro. O que muitos não perceberam, no entanto, é que por trás de todas as competições que emocionaram o mundo, participava também silenciosamente uma grande conhecida de todos nós. Seja na roupa dos nadadores, nos remos da canoagem, nas bicicletas dos velozes ciclistas, nas raquetes dos jogadores de tênis, e, é claro, no pescoço dos campeões, estava lá presente a engenharia de materiais.

As tão desejadas medalhas apresentaram nessa edição das olimpíadas algumas inovações interessantes. Sendo as mais pesadas da história das olimpíadas, as medalhas pesavam aproximadamente 500 gramas e tinham grande presença de materiais reciclados. Além de serem sustentadas por tiras poliméricas feitas com 50% de material proveniente da reciclagem de garrafas plásticas, os metais em si também eram em parte provenientes de reciclagem e o ouro foi minerado sem o uso de mercúrio, um grande poluente. Nos jogos paralímpicos, elas também surpreenderam: continham esferas metálicas em seu interior para que os deficientes visuais pudessem não só tocá-las, mas também ouvi-las. A quantidade diferente de esferas, de acordo com o tipo de medalha, fazia com que possuíssem ruídos característicos que as identificasse, sendo este maior quanto melhor a posição do atleta. Conheça-as na reportagem abaixo e confira como o processo pelo qual passam as medalhas até a chegada ao pódio.

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Uma nova forma de encarar a metalurgia

A maior parte dos materiais metálicos é produzida por meio de fundição, na qual há o fornecimento de uma grande quantidade de energia e posterior derretimento do minério que irá dar origem ao metal em questão. Até que elevados graus de pureza sejam atingidos, o material deve passar por mais e mais processos que irão elevando significativamente seu preço final. Além disso, durante o processo há a eliminação para o ambiente de diversos gases que contribuem para o efeito estufa. E se houvesse um processo que dispensasse os gastos energéticos elevados de uma fundição, não produzisse gases de efeito estufa e em uma única etapa transformasse a matéria-prima mineral em metal de elevada pureza?

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Novos materiais termoelétricos de elevada eficiência são descobertos

Os materiais termoelétricos têm a interessante de característica de transformar diferenças de temperatura em energia elétrica, devido a um fluxo de elétrons que acontece das áreas mais quentes para as mais frias. Para isso, o material precisa ser simultaneamente bom condutor de eletricidade e mau condutor de calor, já que precisa possuir um fluxo de elétrons significativo e também manter a diferença de temperatura pelo maior tempo possível. Materiais com essas características não são tão facilmente encontrados, já que normalmente os dois tipos de condutividade andam juntos. Assim, normalmente é preciso recorrer a materiais caros ou até mesmo tóxicos para desempenhar essa função na indústria. Além disso, a eficiência na conversão de energia é, no geral, não muito elevada.

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Como fabricar vidros à temperatura ambiente

 

Para transformar matérias-primas, geralmente óxidos, em vidro é preciso aquecê-las até que se fundam, o que demanda uma grande quantidade de energia. Para reciclar o vidro, é preciso também aquecê-lo até que tenha uma viscosidade suficientemente baixa para ser moldado e produzir a ampla gama de produtos que conhecemos. As temperaturas necessárias para esses dois processos dependem da composição do vidro, mas quase sempre situam-se acima de 1000°C. Considerando essa situação, é difícil pensar em vidro sem pensar em fornos, energia, calor, elevadas temperaturas. No entanto, existe uma maneira alternativa para produzir esse material à temperatura ambiente e nós mostraremos como ela funciona.

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