A química foi traída: alguns metais tornam-se de facto mais resistentes quando são aquecidos

Num novo estudo do MIT, os investigadores revelaram que é necessário ajustar os conceitos da química. Isto porque a análise de metais a altas temperaturas revelou que alguns ficam ainda mais resistentes quando aquecidos, o que poderá ajudar a melhorar a impressão 3D e certos processos industriais.

Aquecer os metais torna-os mais flexíveis. Será?

O aquecimento dos metais pode, por vezes, torná-los mais fortes, apesar da ideia comum de que as temperaturas mais elevadas apenas os tornam mais flexíveis. Este fenómeno surpreendente pode levar a uma melhor compreensão de processos industriais importantes e tornar os aviões mais resistentes.

Foi um fenómeno tão inesperado ou inverso ao que se poderia ver convencionalmente.

Disse Ian Dowding do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Juntamente com Christopher Schuh, da Northwestern University, descobriu o estranho efeito ao bombardear metais com pequenos projéteis.

Os investigadores utilizaram um laser para lançar partículas microscópicas de óxido de alumínio em direção a amostras aquecidas dos metais cobre, ouro e titânio, a velocidades de milhares de quilómetros por hora.

Uma câmara de alta velocidade registou o impacto e o ricochete destes minúsculos projéteis à medida que atingiam cada amostra de metal, um processo iluminado por outro laser. Com base nas trajetórias das partículas e na dimensão das crateras que deixaram nos metais, Dowding e Schuh calcularam a resistência de cada metal e determinaram a forma como esta se alterava com o aumento da temperatura.

Cobre duro como o aço

O cobre ficou cerca de 30% mais forte depois de a equipa ter aumentado a sua temperatura em 157 °C. O mais surpreendente é que, a 177 °C, este material tipicamente macio revelou-se tão resistente como alguns tipos de aço.

Conforme referiu Schuh à publicação New Scientist, normalmente, o calor amolece os metais porque afrouxa algumas das ligações entre os átomos de metal. Assim, quando se exerce pressão sobre o metal, alguns átomos deslizam “desleixadamente” e voltam a ligar-se noutros locais do metal, deformando o material e tornando-o maleável.

Depois de mergulharem nos cálculos de outros investigadores sobre as propriedades dos metais em condições extremas, Schuh diz que ele e Dowding descobriram que as micropartículas atingiam os metais demasiado depressa para que este deslizamento desleixado pudesse ocorrer. E, a temperaturas mais elevadas, mais ondas de calor ou de som atravessavam o metal e dificultavam a propagação da quebra de ligações no metal.

Embora este resultado já tivesse sido previsto anteriormente, “esta investigação fornece agora provas experimentais do conceito".

Afirmou Mostafa Hassani da Universidade de Cornell.

Embora o fenómeno “mais quente é mais forte” tenha ocorrido em condições laboratoriais cuidadosamente controladas, Schuh afirma que pode acontecer sem ser detetado numa série de processos industriais do mundo real. Por exemplo, os processos de corte e alisamento, que envolvem o jato de materiais com partículas rápidas de areia ou jatos de água, podem estar a alterar inadvertidamente a resistência dos materiais.

O efeito também pode ocorrer nalguns tipos de impressão 3D em que as partículas de “tinta” se movem muito rapidamente.

Ainda assim, alguns dos aspetos físicos subjacentes a esta descoberta permanecem pouco claros. Os investigadores sabem que o aumento do calor acabará por aquecer o metal até ao seu ponto de fusão, mas as experiências futuras devem identificar as temperaturas mais elevadas possíveis para que este efeito de reforço ocorra.

O estudo, publicado, na passada quarta-feira na revista Nature, desafia a noção comum de que altas temperaturas apenas os tornam mais maleáveis.