Pesquisadores projetam um dos materiais mais resistentes e leves já conhecidos pelo homem

Aliar resistência e leveza sempre foi um desafio para os engenheiros. Pensando nisso, pesquisadores do MIT criaram um material que consegue ser até 10 vezes mais resistente que o aço e também mais leve.

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Esse material foi criado a partir de flocos comprimidos e fundidos de grafeno (uma estrutura de átomos de carbono). O grafeno é composto por uma única camada de átomos de carbono organizados em “hexágonos”. Nessa forma bidimensional, ele é considerado o material mais resistente que existe e é usado na construção de ferramentas e peças na indústria.

Além do novo material, os pesquisadores também criaram um modelo matemático que consegue prever o comportamento de estruturas ao sofrer pressão. O modelo é capaz de avaliar o comportamento de cada átomo individual da estrutura, o que permite estudos muito mais aprofundados de resistência dos materiais.

Usando calor e pressão, a equipe de pesquisa conseguiu fazer pequenos flocos de grafeno se unirem numa estrutura 3D. Essa estrutura recebeu uma forma incomum, cheia de “furos”, semelhante a corais. A principal característica dessa forma é que ela tem uma área superficial muito superior ao seu volume e por isso possui uma elevada resistência.

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Esse tipo de material pode ser usado em uma série de aplicações. A área de construção civil é uma delas, especificamente na elaboração de estruturas mais leves e resistentes para pontes e edifícios. Como a estrutura é vazada, ela também poderia ser usada para filtragem de água ou processamento de compostos químicos na indústria.

Apesar do material ser extremamente útil, os pesquisadores acreditam que o formato que eles descobriram é tão valioso quanto o material. Markus Buehler (pesquisador envolvido no projeto) disse que “você pode substituir o material em si por qualquer coisa. A geometria é o fator dominante”.

Também seria possível criar estruturas com o grafeno especial de uma outra maneira. Por exemplo, uma possibilidade seria criar essa estrutura com um material qualquer, revesti-lo de grafeno e então retirar o material por um processo químico ou físico. Isso ajudaria também a baratear a produção.

Buehler diz que o que acontece com o material de grafeno 3D se assemelha ao que aconteceria com folhas de papel. O papel tem pouca resistência ao longo de seu comprimento e largura, e pode ser facilmente amassado. Mas quando feito em certas formas, por exemplo, enrolado em um tubo, de repente a resistência ao longo do comprimento do tubo é muito maior e pode suportar peso substancial. Da mesma forma, a disposição geométrica dos flocos de grafeno após o tratamento forma naturalmente uma configuração muito forte.

A mesma geometria poderia ser aplicada aos materiais estruturais de grande escala. Por exemplo, o concreto para uma estrutura, tal como uma ponte, pode ser feito com esta geometria porosa, proporcionando resistência considerável com uma fração do peso. Esta abordagem teria o benefício adicional de proporcionar um bom isolamento devido à grande quantidade de espaço aéreo fechado dentro dele.

Fonte: MIT News

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