RMIT
O novo material é 50% mais forte do que a liga mais resistente com uma densidade semelhante. Os cientistas querem melhorar a sua resistência térmica para o poderem usar no Espaço e em drones de combate a incêndios.
Uma equipa da Universidade RMIT, na Austrália, criou um novo metamaterial impresso em 3D que apresenta níveis de resistência por peso superiores aos encontrados na natureza. Este novo material pode ter implicações significativas em diversos campos, desde implantes médicos até aeronaves e foguetes.
O metamaterial – um material estruturado artificialmente que exibe propriedades eletromagnéticas não vistas na natureza – é feito de uma liga de titânio comum. Contudo, o que o torna excepcional é a sua estrutura. O material possui um design de treliça único que não só o torna distinto, mas também extremamente resistente. De acordo com o estudo publicado na Advanced Materials, o material é 50% mais forte do que a liga mais resistente de densidade similar, utilizada em aplicações aeroespaciais.
A inspiração para este novo material veio da observação do mundo natural, especificamente de plantas de caule oco robustas, como as vitórias-régias, e corais resistentes, como o coral tubo (Tubipora musica), que demonstram como combinar leveza com durabilidade.
Durante décadas, os cientistas tentaram criar suas próprias “estruturas celulares” ocos semelhantes aos exemplos naturais, mas enfrentaram problemas de fabrico e tensão de carga, levando a falhas.
A diferença neste caso foi a solução inovadora proporcionada pela impressão 3D metálica. “Desenhamos uma estrutura de treliça tubular oca com uma faixa fina correndo por dentro. Estes dois elementos juntos demonstram uma força e leveza nunca antes vistas na natureza”, explica o co-autor Ma Qian. “Ao fundir eficazmente duas estruturas de treliça complementares para distribuir uniformemente o stress, evitamos os pontos fracos onde o stress normalmente se concentra.”
Para criar este novo material maravilhoso, os cientistas utilizaram a impressão 3D, empregando uma técnica chamada fusão a laser de leito de pó. Este processo funde camadas de pó metálico usando feixes de laser de alta potência.
O resultado foi um cubo de treliça de titânio 50% mais forte que a liga de magnésio fundido WE54, a liga mais resistente com densidade similar. Esta nova estrutura efetivamente reduziu pela metade a quantidade de stress concentrado nos pontos fracos da treliça, explica o IFLScience.
A estrutura, um design de dupla treliça, também tem a capacidade de desviar quaisquer fissuras que possam se formar e pode ser dimensionada conforme necessário, de algo tão pequeno quanto alguns milímetros até estruturas de vários metros de tamanho. Além disso, a impressibilidade, biocompatibilidade, resistência à corrosão e ao calor da estrutura a tornam um potencial divisor de águas para aplicações em diversas áreas de manufatura.
A equipa quer agora refinar o seu material e explorar a sua aplicação em ambientes de alta temperatura. Atualmente, o cubo de titânio pode resistir a temperaturas de até 350°C, mas eles acreditam que podem fazer com que suporte temperaturas de até 600°C, o que o tornaria um excelente material para engenharia aeroespacial e drones de combate a incêndios.
