Aço imita osso e resiste cem vezes mais à fadiga

Estrutura interna do osso

Introduzir no aço uma nanoestrutura laminada, similar à encontrada nos ossos, torna o metal muito mais resistente às rachaduras em micro e macro escalas que surgem a partir do estresse repetitivo. O desenvolvimento, não apenas de novos tipos de aço, mas também de outras ligas metálicas com essa estrutura, tem potencial para melhorar a segurança de todas as estruturas metálicas - de máquinas e veículos a edifícios - que devem suportar cargas cíclicas. A questão chave é que o aço se torna suscetível a trincas e rachaduras quando é submetido repetidamente a cargas - pense em uma ponte metálica, por onde passam veículos e caminhões; após a passagem de cada veículo, o aço da ponte retorna ao estado de “repouso”, sem carga. Isso resulta na chamada “fadiga” do material.

Motomichi Koyama e seus colegas da Universidade Kyushu, no Japão, foram buscar inspiração nos ossos, que também são submetidos a essa ciclagem constante, mas possuem uma resistência superior à do aço devido à sua subestrutura hierárquica e laminada.

Para começar a trabalhar, a equipe procurou por tipos de aço cujas estruturas já são naturalmente comparáveis à do tecido ósseo. Eles identificaram dois: o aço perlítico ferrita-cementita e o aço de plasticidade induzida de martensita-austenita. Partindo da estrutura original, os pesquisadores fizeram melhorias adicionais em ambos os tipos de aço, de modo que eles passassem a apresentar características as mais próximas possíveis daquelas dos ossos, que tipicamente resistem muito bem à propagação de rachaduras.

As melhorias deram resultado, com os dois aços otimizados mostrando-se significativamente mais resistentes à fadiga do que qualquer tipo de aço industrial. A equipe submeteu seu aço nanolaminado a ciclos repetidos de estresse, verificando que o desenvolvimento das fissuras microscópicas foi adiado em 107 ciclos em relação aos dois tipos de aço originais.

A equipe agora pretende otimizar ainda mais as melhorias, para que o aço se torne resistente a amplitudes maiores de estresse. Em seu artigo, eles já propõem vários mecanismos que pretendem testar para obter essa melhoria adicional. Também será necessário estudar como passar o método usado em laboratório para a escala industrial.

Fonte: Inovação Tecnológica

Nota do blog Criacionismo: Os pesquisadores merecem palmas por conseguir tornar o aço mais resistente. Mas e o Criador dos ossos, dos quais os seres humanos copiaram a estrutura? Não merece reconhecimento e palmas, também? Os ossos são muito mais leves e resistentes à fadiga do que o aço e funcionam bem praticamente a vida toda. Além disso, contam com sistema de autorreparo, quando quebram, e não são “tecnologia de ponta”, pois já existem há mais de seis mil anos. Ossos podem ser reajustados e crescem, quando necessário. Que tipo de aço, por mais avançado que seja, faz tudo isso? O ser humano utilizou muito tempo, recursos e inteligência para desenvolver o aço. E os ossos, surgiram do nada? Seriam fruto de mutações casuais filtradas pela seleção natural? Repito: ainda bem que Deus não cobra royalties de Suas criações, senão estaríamos falidos. [MB]