Pesquisador de Sorocaba desenvolve o “Diamante Metálico”, liga metálica mais dura do mundo

Um material desenvolvido por um pesquisador da Universidade de Sorocaba (Uniso) foi considerado a liga metálica mais dura do mundo.

De acordo com uma matéria divulgada pela universidade, o professor doutor Thomaz Restivo é pesquisador da Uniso e docente no Programa de Pós-Graduação em Processos Tecnológicos e Ambientais, incluindo a linha de pesquisa “Processamento e caracterização de materiais e produtos.

O material se chama “Diamante Metálico” e é resultante da mistura de até nove elementos, como ferro, cromo e nióbio.

Sendo assim, o Diamante Metálico é menos propício a irregularidades nas estruturas cristalinas, o que causa a deformação dos metais. Por isso, ele é muito mais duro se comparado com outros materiais, perdendo apenas para o diamante e cerâmicas covalentes.

O material é mais duro que a safira e três vezes mais duro que linhas metálicas de alta entropia. Além disso, ele também tem uma grande resistência térmica, mantendo as propriedades a temperaturas de até 1.300ºC, resistência à corrosão em meios salinos e ácidos.

Confira relatos do professor e o artigo completo escrito pelo jornalista Guilherme Profeta, e divulgado na revista Uniso Ciência:

“Quando eu era criança, sempre gostei de brincar com Lego. Então, quando aprendi o que era a tabela periódica, quis fazer com os elementos a mesma coisa que eu fazia com os tijolos de Lego: combinar a maior quantidade possível deles para criar uma coisa única. Como sempre tive esse negócio de discutir ideias com o meu pai, perguntei a ele o que aconteceria se nós pudéssemos combinar todos os elementos da tabela periódica num material só.” Quando Gustavo Restivo, atualmente com 21 anos, fez essa pergunta ao pai, alguns anos antes de ser admitido no curso de graduação em Engenharia Mecânica da Universidade de Sorocaba (Uniso), ele jamais poderia imaginar que estaria contribuindo para a criação e o desenvolvimento da liga metálica mais dura já conhecida pela humanidade.

“Eu me lembro de quando ele me fez essa pergunta…”, relembra o pai de Gustavo, o professor doutor Thomaz Restivo, que é pesquisador da Uniso e docente no Programa de Pós-Graduação em Processos Tecnológicos e Ambientais, incluindo a linha de pesquisa “Processamento e caracterização de materiais e produtos”. “Eu expliquei a ele que o material resultante dessa mistura ficaria muito duro. Mas aí eu pensei: ‘na verdade, nós não precisamos misturar todos os elementos, nós só precisamos de nove’”.

Esse não é um número arbitrário, como explica o pesquisador, pois são necessários nove átomos para compor as células cúbicas de corpo centrado, como são chamadas as estruturas atômicas que formam os metais mais duros.

A partir daí, começou uma busca por quais seriam esses elementos — uma busca que começaria a revolucionar o cenário das ligas metálicas e renderia ao professor Restivo e à Uniso um lugar entre os semifinalistas da NASA iTech, em 2019, uma competição internacional criada pela agência espacial dos EUA para identificar “tecnologias de ponta desenvolvidas fora da NASA, que resolvem problemas aqui na Terra, mas que também têm o potencial de dar conta dos desafios enfrentados na exploração da Lua e de Marte.”

Diferencial e aplicações

Ferro, cromo e nióbio foram alguns dos elementos utilizados no desenvolvimento da nova liga. A receita completa, incluindo o método de produção, ainda é um segredo, até que o processo de patente do Diamante Metálico — o nome dado ao produto — seja finalizado. “Há várias configurações diferentes para o Diamante Metálico”, conta o pesquisador, “a mais promissora contém sete elementos. O processo de fabricação inclui uma técnica especial de homogeneização e pré-formação, que pode acontecer em fornos a arco, plasma ou indução”.

O resultado é uma configuração atômica que torna o Diamante Metálico menos propício ao movimento de discordâncias, como são chamadas as irregularidades nas estruturas cristalinas que causam a deformação nos metais. É por isso que o Diamante Metálico é tão duro quando comparado a outros materiais, perdendo somente para o diamante e as cerâmicas covalentes (formadas por carbetos e nitretos).

Podendo chegar a 2.500 HV — a unidade de medida utilizada para mensurar a dureza dos materiais —, o Diamante Metálico é mais duro do que a safira (2.100 HV) e três vezes mais duro do que as ligas metálicas de alta entropia, que chegam a 800 HV e são o seu concorrente mais próximo.

“O Diamante Metálico é, dentre os materiais metálicos, o mais duro já desenvolvido, a ponto de competir com os materiais cerâmicos, mas ainda apresentando propriedades como tenacidade e ductilidade (capacidade de deformação), que são típicas dos metais. Esses resultados foram confirmados várias vezes e nos deixam muito confiantes”, defende o pesquisador.

Além da dureza, o Diamante Metálico apresenta outras características que o tornam um candidato promissor para uma grande variedade de aplicações, tanto na terra e no mar quanto no espaço. Em primeiro lugar, está a resistência térmica — o material mantém essas propriedades a temperaturas de até 1.300ºC—; depois, a resistência à corrosão em meios salinos ou ácidos. “Tudo isso faz com que o Diamante Metálico tenha aplicabilidades na produção de brocas e outras ferramentas para perfuração em solos, rochas ou gelo, mesmo em ambientes corrosivos; além de projéteis perfurantes. Também pode ser utilizado em turbinas e propulsores a jato, cânulas e cones de exaustores, ou em blindagens térmicas, até mesmo para a reentrada de veículos espaciais na atmosfera ou em reatores nucleares”, destaca o pesquisador.

A importância de fazer perguntas

Para o professor doutor Rogério Augusto Profeta, Reitor da Uniso, é importante continuar fomentando ambientes propícios à inovação, para que descobertas e invenções como o Diamante Metálico possam continuar surgindo naturalmente.

“É certo que ambientes propícios alavancam a criatividade”, ele defende. “Neste trabalho, podemos observar claramente como o fato de estar num ambiente em que as perguntas eram encorajadas ensejou num jovem a curiosidade que levou à criação de algo novo. E quantas vezes o mesmo não aconteceu em outras descobertas revolucionárias? A penicilina, o filamento das lâmpadas incandescentes, o raio-X, a insulina… Essas coisas não surgiram por acidente, tampouco por acaso. É preciso investir em ambientes em que as perguntas possam fluir e, com determinação, se possa trabalhar nas melhores respostas.”

(foto: Paulo Ribeiro/Arquivo Pessoal)

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