Ligas superelásticas suportam variações extremas de temperatura

Ligas superelásticas

Metalurgistas japoneses criaram uma liga superelástica à base de ferro que superou a dependência da temperatura que tem restringido enormemente as aplicações desta classe promissora de materiais.

Ao contrário das ligas metálicas convencionais, que se deformam com bastante facilidade, as ligas superelásticas - também conhecidas como ligas com memória de forma - podem recuperar sua forma depois de serem submetidas a quantidades relativamente grandes de deformação.

Elas têm sido muito utilizadas como músculos artificiais na robótica, mas a capacidade de autoconserto as torna úteis em uma infinidade de aplicações, da construção civil aos aviões do futuro.

As propriedades da maioria das ligas superelásticas são bem determinadas, mas elas tendem a funcionar bem apenas em uma faixa estreita de temperaturas, a chamada "janela superelástica". Fora dessa faixa de operação, o desempenho superelástico dos materiais torna-se instável.

Como são muito promissoras, a descoberta de ligas superelásticas independentes da temperatura tornou-se uma conquista ambicionada por pesquisadores de todo o mundo.

A ampla janela de operação é ideal para aplicações espaciais, mas os usos industriais aqui na Terra não se farão esperar. [Imagem: 10.1126/science.abc1590]
A ampla janela de operação é ideal para aplicações espaciais, mas os usos industriais aqui na Terra não se farão esperar. [Imagem: 10.1126/science.abc1590]

Liga espacial

Ji Xia e seus colegas da Universidade Tohoku, no Japão, conseguiram agora criar uma liga superelástica à base de ferro que é virtualmente independente da temperatura.


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Ao adicionar cromo a uma liga de ferro comum, eles produziram uma liga com uma janela superelástica excepcionalmente grande, de -263 ºC a +200 ºC. E essa janela também é ajustável, bastando variar o teor de cromo da liga metálica.

Essa propriedade de independência da temperatura da nova liga é particularmente atraente em aplicações onde variações extremas de temperatura são a norma, como na exploração espacial.

"A Lua tem uma mudança de temperatura do dia para a noite de 263 ºC para -170 ºC, enquanto Marte tem uma mudança de 16 ºC para -150 ºC. Nossas ligas superelásticas à base de ferro têm pequenas mudanças críticas de tensão em temperaturas mais baixas, o que significa que ligas como a nossa liga 3Cr têm potencial para uso como molas para telescópios que se desdobram [no espaço], pneus de robôs exploratórios e sistemas de controle de vibração de espaçonaves, bem como aplicações no desenvolvimento de uma infraestrutura lunar," escreveu a equipe.

Bibliografia:
Artigo: Iron-based superelastic alloys with near-constant critical stress temperature dependence
Autores: Ji Xia, Yuki Noguchi, Xiao Xu, Takumi Odaira, Yuta Kimura, Makoto Nagasako, Toshihiro Omori, Ryosuke Kainuma
Revista: Scienc
Vol.: 369 Issue 6505 855-858
DOI: 10.1126/science.abc1590




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