Uma equipe de pesquisadores do Sandia National Laboratories e da Universidade Texas A&M conduziu um experimento com o intuito de investigar a resiliência de um metal.
Para isso, empregaram uma técnica especializada de microscopia eletrônica de transmissão que permitia esticar as extremidades do metal a uma taxa impressionante de 200 vezes por segundo.
O objeto de estudo escolhido foi uma peça de platina com espessura de 40 nanômetros, a qual foi colocada em suspensão a vácuo.
O fenômeno observado durante o experimento foi a autorreparação, ocorrida em escalas ultrapequenas.
Tradicionalmente, as fissuras que surgem devido ao tipo de tensão descrito acima são denominadas danos por fadiga, caracterizados por estresses e movimentos repetidos que resultam em fraturas microscópicas.
"Com o tempo, tais fraturas podem levar ao rompimento de máquinas ou estruturas.
De forma surpreendente, ao acompanhar a platina por aproximadamente 40 minutos, os pesquisadores notaram que a fissura existente começou a se fundir novamente e autorreparar-se, antes de propagar-se em uma direção diferente.
“Isso foi absolutamente impressionante de se presenciar”, afirma o cientista de materiais Brad Boyce, do Sandia National Laboratories. “Certamente não estávamos procurando por isso.”
“O que confirmamos é que os metais possuem uma capacidade intrínseca e natural de se autorrepararem, pelo menos no caso de danos por fadiga em escala nanométrica.”
As presentes circunstâncias são precisas, todavia, ainda carecemos de uma compreensão exata acerca dos mecanismos subjacentes que governam tal fenômeno e das aplicações práticas que poderiam ser delas derivadas.
Contudo, ao considerarmos os custos e esforços demandados para o reparo de estruturas como pontes, motores e dispositivos celulares, é impossível mensurar de maneira precisa o potencial impacto que os metais autorreparáveis poderiam exercer.
Embora a observação em questão seja sem precedentes, não se mostra completamente surpreendente.
Em 2013, o cientista de materiais Michael Demkowicz, afiliado à Universidade Texas A&M, conduziu uma pesquisa que antecipava a possibilidade de ocorrência de um processo de cicatrização em escala nanométrica, motivado pelos diminutos grãos cristalinos presentes nos metais, os quais alteram essencialmente seus limites em resposta a tensões.
O próprio Demkowicz também contribuiu para o estudo mais recente, empregando modelos computacionais atualizados que corroboraram suas teorias desenvolvidas há uma década acerca do comportamento autorreparável dos metais em escala nanométrica, demonstrando assim a consonância com os achados observados neste contexto específico.
Outro aspecto promissor das pesquisas reside no fato de que o processo de reparo automático ocorre em temperatura ambiente.
Habitualmente, a alteração da forma do metal requer temperaturas elevadas, entretanto, o experimento foi realizado em um ambiente de vácuo; dessa forma, ainda não é possível determinar se o mesmo processo pode ocorrer em metais convencionais em condições típicas.
Uma possível explicação para tal fenômeno envolve um processo conhecido como “soldagem a frio”, que se manifesta em temperaturas ambiente sempre que superfícies metálicas se aproximam o suficiente para que seus átomos interajam.
Geralmente, finas camadas de ar ou contaminantes interferem no processo, entretanto, em ambientes como o vácuo do espaço, metais puros podem ser compelidos a se aproximarem o suficiente para que ocorra uma adesão literal entre eles.
“Minha esperança é que esta descoberta estimule os pesquisadores de materiais a considerarem que, sob circunstâncias adequadas, os materiais podem realizar coisas que nunca esperávamos”, afirma Demkowicz.
