Pesquisadores avançam na construção de material 10 vezes mais forte que aço

Equipe de pesquisadores norte-americanos trabalha na construção de um material leve e com força 10 vezes maior que o metal. A solução poderá reduzir os custos na construção civil

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postado em 07/01/2017 10:00

O grafeno, um dos derivados do carbono, é um material muito utilizado na indústria devido à fácil condução elétrica, à leveza e à força. Apesar de tantas vantagens, não pode ser usado na impressão 3D, uma das tecnologias que mais crescem em áreas como engenharia, elétrica e medicina. Para mudar esse cenário, cientistas dos Estados Unidos modificaram o grafeno em laboratório e geraram uma matéria-prima com características promissoras: mais leve, ajustável e com força 10 vezes maior que o aço. Os investigadores acreditam que o trabalho poderá ajudar na criação de produtos estratégicos principalmente em construções.

Os pesquisadores tinham como inspiração o desafio de replicar, em laboratório, formas complexas da natureza. “Asas de borboleta, coral, esponja e ouriço do mar são alguns exemplos de estruturas que gostaríamos de reproduzir em materiais leves e de alta resistência mecânica”, explica Zhao Qin, um dos autores do estudo e pesquisador de engenharia civil e ambiental no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).  A equipe partiu em busca de um material resistente e que servisse como matéria-prima para as criações desejadas. “Como o grafeno é o recurso mais forte que conhecemos até agora, queríamos explorar seu uso na construção de um material mais leve, mas, ao mesmo tempo, forte mecanicamente”, completa o autor.

Por meio de testes computacionais, os investigadores analisaram os átomos que compõem a estrutura do grafeno individualmente. Dessa forma, conseguiram comprimir pequenos flocos do material usando uma combinação de calor e pressão. O processo produziu uma estrutura forte e estável, cuja forma se assemelha à de alguns corais e à de diatomáceas, criatura microscópicas que vivem na água doce e salgada. Esse material foi usado na criação de peças com formatos distintos. Em testes, uma das amostras mostrou força 10 vezes maior que o aço, mesmo com uma densidade pequena.

Os autores explicam que as propriedades do grafeno permaneceram preservadas devido à forma de montagem utilizada. “O novo material é composto por superfícies curvas, com cada uma delas preenchida com grafeno, como um mosaico. Todas as superfícies são conectadas por ligações químicas covalentes que formam uma interação atômica mais forte e criam uma geometria 3D integrada”, detalha Qin.

A equipe destaca que o material ainda é um protótipo, mas, caso o trabalho evolua, ele poderá ser usado em diversas aplicações. “A densidade e as propriedades mecânicas desse material podem ser alteradas na montagem. É essa estrutura ajustável que permite que ele seja usado em várias aplicações da engenharia de uma forma melhor que o grafeno”, explica Qin.

Etapas iniciais

Roberto Avillez, coordenador de engenharia de materiais e nanotecnologia do Departamento de Engenharia Química e de Materiais do Centro Técnico Científico da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio), destaca que o trabalho americano é interessante, apesar de os testes estarem em fases iniciais. “Esses pesquisadores fizeram cálculos teóricos, por meio de simulações computacionais, para saber se existe a chance de esse material ser usado no dia a dia, mas todos esses experimentos ainda são uma construção simulada”, explica.

Segundo o especialista, o grafeno é como uma folha de papel, feito em camadas que, unidas, formam um material forte e resistente. “Mas isso depende da forma como ele é moldado. Se estiver em posição errada, perde todas as suas propriedades. Essa estratégia poderia permitir que ele fosse usado de forma tridimensional, e isso realmente criaria estruturas com uma resistência altíssima”, detalha.

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