Metal trincado cicatriza sozinho

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/12/2013

Os grânulos da microestrutura cristalina do níquel migram pelas bordas para fechar a trinca. [Imagem: Guoqiang Xu/Michael Demkowicz]

Cura metálica

Foi um resultado tão inesperado que Guoqiang Xu e Michael Demkowicz, do MIT, nos Estados Unidos, inicialmente pensaram que se tratava de um erro nos seus experimentos.

Quando eles pegaram um pedaço de metal previamente trincado e o colocaram sob tensão - isto é, aplicaram uma força capaz de separá-lo em dois pedaços - o efeito verificado foi justamente o contrário, fazendo com que a fenda se fechasse e as duas extremidades voltassem a se fundir.

"Nós tivemos que voltar e verificar quando, em vez de aumentar [a rachadura], ela começou a se fechar. Primeiro, descobrimos que, na verdade, nada havia de errado. A próxima pergunta foi: 'Porque isso está acontecendo?', conta Demkowicz.

O resultado surpreendente, agora já devidamente esclarecido, poderá permitir criar peças metálicas que se autoconsertem, reparando danos nos estágios iniciais, antes que eles tenham a chance de se espalhar e ameaçar a estrutura inteira.

Disclinação

A explicação do ocorrido está em um fenômeno conhecido como disclinação, quando grânulos da microestrutura cristalina de um metal interagem com uma trinca, deslocando-se pelo metal.

"Nós descobrimos que há um mecanismo que pode, em princípio, fechar rachaduras sob qualquer tensão aplicada," garante Demkowicz.

A maioria dos metais - o experimento foi feito com níquel, usado para fabricar as chamadas superligas - é formada por minúsculos grãos cristalinos cujos tamanhos e orientações podem afetar a resistência e outras características do material.

O que a dupla descobriu é que, sob certas condições, o estresse mecânico "faz com que a microestrutura mude: ela pode fazer os grânulos do contorno migrarem. Essa migração dos grânulos do contorno é a chave para a cura da trinca," explica Demkowicz.

Tendo descoberto e elucidado o mecanismo, os pesquisadores planejam agora estudar como criar ligas metálicas de tal forma que eventuais rachaduras fechem-se sob cargas típicas de aplicações específicas.

Já existem técnicas para controlar a microestrutura das ligas metálicas, de forma que parece ser apenas uma questão de descobrir como alcançar um resultado específico.

Bibliografia:

Healing of Nanocracks by Disclinations
Guoqiang Xu, Michael J. Demkowicz
Physical Review Letters
Vol.: 111, 145501
DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.145501