Cerâmica bioinspirada
Por André Sionek
Cientistas utilizaram gelo para alinhar placas de alumina e criar um material com propriedades surpreendentes. Materiais cerâmicos têm a maior resistência e dureza entre todas as classes de materiais conhecidas, devido à presença de ligações atômicas fortes e direcionais. Estas ligações também proporcionam elevada estabilidade térmica. Além disso, materiais cerâmicos são mais leves do que boa parte dos metais, justamente por serem compostos, em sua maioria, por átomos leves. Esta combinação de propriedades faz com que estejam entre as melhores opções para aplicações que envolvem alto estresse e altas temperaturas. Porém, as mesmas ligações iono-covalentes, que conferem alta resistência para os cerâmicos, acabam evitando qualquer comportamento dúctil do material. Esta falta de plasticidade frequentemente resulta em falhas imprevisíveis, sendo a principal limitação para a utilização de materiais cerâmicos de maneira mais ampla. Melhorar a tenacidade de cerâmicos geralmente envolve a introdução de uma fase dúctil, metálica ou polimérica, que acaba diminuindo a resistência e a dureza do material, bem como a sua estabilidade em altas temperaturas. Pesquisadores franceses criaram um material que “quebra essas regras” e combina alta tenacidade, resistência e dureza.
R
esistência, dureza e tenacidade são geralmente propriedades mutuamente excludentes em materiais de engenharia. É possível encontrar na natureza alguns materiais que apresentam alta resistência e tenacidade, porém essas propriedades dependem de uma combinação de mecanismos que atuam em diferentes escalas e que são extremamente difíceis de replicar. O exemplo mais famoso é provavelmente o nacre, aquela camada que reveste a parte exterior das pérolas e que também envolve algumas conchas. Ele é constituído por uma estrutura tipo tijolo-argamassa, onde 95% do volume é composto por plaquetas de aragonite policristalino (CaCO3) e os outros 5% por uma proteína que é extremamente eficaz em restringir a propagação de fraturas. A resistência do nacre advém de inúmeros mecanismos, que incluem a deformação viscoelástica da camada de proteínas, a ruptura de pontes minerais e o cisalhamento inelástico durante o deslizamento das plaquetas de aragonite. Materiais cerâmicos de engenharia com maior tenacidade podem ser obtidos ao implementar
O MATERIAL PRODUZIDO IMITA O NACRE, REVESTIMENTO EXTERNO DE PÉROLAS E ALGUMAS CONCHAS
CRISTAIS, ORDENAÇÃO EM LARGA ESCALA
14 | Revista Polyteck | www.polyteck.com.br
ALINH D