Pela primeira vez, são vistos metais auto reparáveis ​​que abrem novos horizontes para a engenharia

A imagem de uma máquina “se consertando”, sem qualquer intervenção humana, sempre foi tema de ficção científica. Somente em 2013, o engenheiro Michael Demkowicz, do MIT, publicou uma teoria – baseada em simulações – que sugeria que, sob certas condições, o metal pode soldar autonomamente trincas formadas pelo desgaste. Naquela época, a ideia não ia além da teoria.

Dez anos depois, um experimento quase acidental provou que Demkowicz estava certo. Uma equipe de engenheiros estava avaliando como as rachaduras se formam e se propagam em um pedaço de platina, em nanoescala.

A técnica consistia em puxar repetidamente as pontas do metal a uma taxa de 200 vezes por segundo. Como esperado, as trincas avançaram, desviaram e pararam nas barreiras microestruturais locais.

Mas houve uma reviravolta inesperada: após 40 minutos de experimento, os pesquisadores perceberam que algumas rachaduras iniciavam o processo inverso, uma espécie de autossoldagem que não deixava vestígios da lesão anterior.

“As rachaduras foram observadas curando por um processo que pode ser descrito como soldagem a frio do flanco da rachadura induzida por uma combinação de estado de tensão local e migração de contorno de grão”, explicam no artigo que publicaram na revista Nature.

“Mostramos que isso ocorre em metais nanocristalinos no vácuo”, explica Boyce, um dos cientistas que participou do experimento. “Confirmamos que os metais têm sua própria capacidade intrínseca e natural de se curar, pelo menos no caso de danos em nanoescala", acrescentou em comunicado à Europapress.

Os pesquisadores, que estavam cientes do trabalho anterior de Demkowicz, o contataram para informá-lo sobre a descoberta que confirmava sua teoria. O cientista recriou o experimento que fizeram em seu modelo de computador e confirmou que era o mesmo fenômeno que havia teorizado 10 anos antes e que abre um novo horizonte para a engenharia.

Dispositivos que se consertam sozinhos?

Danos por fadiga são uma das principais causas de deterioração da máquina e eventual fratura. Quando submetido a tensões ou movimentos repetidos, pequenas trincas microscópicas são geradas. Com o tempo, essas rachaduras se expandem gradualmente até comprometer a integridade total do dispositivo.

Até agora, a prevenção e redução da fadiga em aplicações industriais tem se concentrado no desenvolvimento de estruturas em nível micro para interromper ou retardar a propagação dessas trincas.

Portanto, as implicações da descoberta são potencialmente transformadoras. A possibilidade de trincas por fadiga poderem corrigir autonomamente através da interação local com características microestruturais oferece uma nova perspectiva para a engenharia de materiais.

Ao permitir a autocorreção das fissuras, os materiais poderiam ter uma vida útil mais longa e suportar melhor os esforços mecânicos repetitivos a que as estruturas são submetidas. Isso pode significar redução nos custos de manutenção e substituição de componentes em setores como aeronáutico, automotivo e construção civil.

A equipe de pesquisa destacou que ainda há muito trabalho a ser feito para entender completamente o mecanismo de autocorreção e como ele pode ser implementado em aplicações práticas. No entanto, esta descoberta marca um marco no campo da metalurgia e pode levar a inovações disruptivas em engenharia de materiais e design estrutural.

"Minha esperança é que esta descoberta encoraje os pesquisadores de materiais a considerar que, sob as circunstâncias certas, os materiais podem fazer coisas que não esperávamos", disse Demkowiczs, o primeiro a teorizar a ideia.