Nanotecnologia

Criado metal superforte para micromáquinas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  10/07/2017

A incrível força da nanoliga deve-se ao padrão em escala atômica da estrutura cristalina interna do metal. [Imagem: Gi-Dong Sim et al. - 10.1126/sciadv.1700685]

MEMS

Engenheiros sintetizaram em nanoescala uma liga metálica superforte e durável.

O material apresenta uma resistência à tração - a capacidade de manter a forma sem deformação ou quebra - três vezes maior do que o aço de alta resistência. Embora outros materiais apresentem características semelhantes, eles não se mantêm sob altas temperaturas ou não podem ser facilmente moldados.

Como a equipe está trabalhando com nanotecnologia, o material é fabricado na forma de películas ultrafinas. Por isso seu uso natural e imediato é na fabricação de dispositivos microeletromecânicos, ou MEMS (microelectromechanical systems).

Os MEMS são usados principalmente como sensores em airbags, motores de aviões e carros e uma infinidade de outras aplicações, que vão dos celulares aos oleodutos.

O problema é que esses sensores são feitos principalmente de silício, que tem suas limitações mecânicas - os sensores desgastam-se rapidamente, o que tem impedido o desenvolvimento de micromáquinas mais complicadas e mais robustas.

"Há anos vimos tentando fabricar MEMS de materiais mais complexos, que sejam mais resistentes a danos e melhores em conduzir calor e eletricidade," explicou o professor Kevin Hemker, da Universidade Johns Hopkins, nos EUA. Mas só agora eles conseguiram sintetizar o material com características ideais para isso.

Nanoliga

Como sabia o que queria, a equipe voltou sua atenção para as conhecidas superligas de níquel, que são usadas para fabricar motores a jato. Considerando que eles também precisavam que o material apresentasse estabilidade dimensional, começaram a adicionar metais, como o molibdênio e o tungstênio, na esperança de diminuir a expansão termal do níquel.

Esses materiais foram vaporizados até formar uma "fumaça atômica", depositando-se sobre uma superfície fria. Isso criou um filme que pode ser descascado dessa superfície de deposição, criando películas metálicas com espessura de 29 micrômetros.

Essas ligas superfinas apresentaram propriedades extraordinárias. "Achamos que fazer uma liga nos ajudaria com a força e a estabilidade térmica. Mas não sabíamos que ajudaria tanto," disse Hemker.

Ele acrescenta que a incrível força do material deve-se ao padrão em escala atômica da estrutura cristalina interna da liga, que fortalece o material e tem a vantagem adicional de não impedir a condução de eletricidade.

A equipe já está trabalhando nos primeiros MEMS feitos com a nanoliga.

Bibliografia:

Nanotwinned metal MEMS films with unprecedented strength and stability
Gi-Dong Sim, Jessica A. Krogstad, K. Madhav Reddy, Kelvin Y. Xie, Gianna M. Valentino, Timothy P. Weihs, Kevin J. Hemker
Science Advances
Vol.: 3, no. 6, e1700685
DOI: 10.1126/sciadv.1700685

Site: Inovação Tecnológica