Cerâmica que imita ossos e que se autorregenera num minuto

Já pensou que a sua casa no futuro poderá autorregenerar-se de uma fenda, uma rachadela ou de um dano na sua estrutura?

Existem várias investigações nesse sentido, falámos há uns anos no Biobetão, material que fecha as próprias rachaduras e hoje trazemos a Cerâmica que imita ossos e cicatriza sozinha num minuto.

O Japão é só por si um país de geologia instável e é natural que as suas universidades dediquem recursos e atenção ao desenvolvimento de novos materiais que possam atuar, proativamente e também de forma reativa, a danos nos edifícios e outros problemas usuais no país onde os sismos são uma componente do dia a dia.

Investigadores do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais (NIMS) e da Universidade Nacional de Yokohama, recorreram a uma analogia com os mecanismos de cicatrização óssea dos animais, adicionaram um ativador de cicatrização a uma cerâmica industrial que permitiu que a cerâmica eliminasse completamente fendas em apenas um minuto.

Materiais com autorregeneração para aplicar em aviões

Estamos perante um material que não é novo, as cerâmicas com capacidade de autorregeneração foram descobertas por um grupo de investigação da mesma universidade em 1995.

Estes materiais são leves e resistentes ao calor, o que levou a que recaísse sobre si a atenção global pelo seu potencial uso como material para turbinas em motores de aviões.

Quando o motor de um avião sofre uma fenda durante um voo, o material cerâmico permitirá que a aeronave conserte o dano sozinha antes de pousar sem parar o motor.

| Referiu Toshio Osada, investigador responsável do NIMS.

Na década de 90, quando estes materiais e reações foram apresentados, os mecanismos de autorregeneração não foram totalmente compreendidos, isto porque as fendas ou rachaduras apenas são curadas completamente se estiverem dentro de uma faixa de temperatura entre 1.200 e 1.300° C por longos períodos no forno.

A partir do momento que foi descoberto este pormenor de maior importância, várias equipas têm tentado identificar em concreto qual é o mecanismo de autorregeneração para desenvolver cerâmicas de autorreparação rápida dentro de uma faixa de temperatura maior.

Cerâmica cicatriza como osso

A equipa percebeu que as cerâmicas passam por um processo de 3 estágios quando estão em processo de auto-cura, processos esses análogos aos de cicatrização óssea: inflamação, reparação e remodelação.

Quando uma cerâmica racha, o oxigénio entra através da fenda e reage com o carboneto de silício - um componente cerâmico - para formar dióxido de silício (o estágio de inflamação). O óxido de alumínio - um material cerâmico básico - e o dióxido de silício reagem então para formar um material de enchimento, selando a fenda (o estágio da reparação). Finalmente, o material de preenchimento cristaliza para restaurar a resistência original na parte danificada (o estágio de remodelação).

O ser humano como exemplo

Se colocarmos a analogia num patamar maior, onde chamamos a exemplo a rede de fluidos corporais nos seres humanos que é essencial para a cicatrização dos ossos danificados, a equipa adicionou uma quantidade mínima de um ativador de cicatrização - óxido de manganésio - aos limites entre os grãos de óxido de alumínio na cerâmica, que formam uma estrutura de rede 3D.

As cerâmicas cicatrizaram em apenas um minuto a 1.000° C, em comparação com as cerâmicas de autorregeneração convencionais, que cicatrizam as fissuras depois de 1000 horas a temperaturas mais elevadas. E 1000° C é justamente a temperatura de operação das turbinas de avião, o que significa que o material estará a operar na temperatura perfeita para que ela se recupere de qualquer dano eventual.

Com base nesses resultados, a equipa está já a elaborar processos para sintetizar cerâmicas resistentes ao calor que nunca se romperão quando rachadas. Para isso, planeiam selecionar os melhores ativadores de cicatrização e manipular com precisão a sua dispersão nos grânulos do material, melhorando a capacidade de auto-cura da cerâmica.