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Materiais Avançados

Material fica mais macio quando virado de cabeça pra baixo

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/10/2017

Os efeitos combinados da piezoeletricidade e da flexoeletricidade tornam mais fácil furar ou fazer entalhes no material apenas virando-o de cabeça para baixo. [Imagem: ICN2]

Piezoeletricidade mais flexoeletricidade

Combinando os efeitos da flexoeletricidade e da piezoeletricidade, pesquisadores descobriram que materiais polares podem ser mais ou menos resistentes quando são virados de cabeça para baixo... ou quando uma tensão elétrica é aplicada para inverter sua polarização.

Isto abre o caminho para o desenvolvimento de "materiais mecânicos inteligentes" para uso em revestimentos ajustáveis e memórias ferroelétricas.

O efeito piezoelétrico é a característica de alguns sólidos de gerar um campo elétrico quando são comprimidos ou esticados ou, ao contrário, dão um tranco quando recebem uma tensão elétrica. O efeito flexoelétrico é similar, mas opera quando o material sofre uma flexão ou deformação. Materiais polares são aqueles que podem desenvolver uma polarização mesmo na ausência de um campo elétrico, o que implica que todos eles são piezoelétricos.

Virar para ficar mais macio

Kumara Cordero, da Universidade Autônoma de Barcelona, descobriu como a resistência à indentação dos cristais polares pode ser manipulada de forma a tornar mais fácil ou mais difícil arrancar pedaços desses cristais a partir de uma determinada direção - a indentação refere-se a fazer um recorte dentado, um pequeno entalhe no material.

Esse fenômeno, muito estranho, mas real, resulta da interação entre a polarização flexoelétrica causada pelo esforço mecânico do entalhe, por um lado, e da polarização piezoelétrica inerente aos cristais polares, por outro.

Se as duas polarizações forem paralelas, a polarização geral será muito forte, resultando em um maior custo de energia, o que por sua vez torna o ato de indentação mais difícil.

Mas basta virar o material de ponta cabeça para que o efeito flexoelétrico do impacto que tenta fazer o entalhe passe a atuar na direção oposta ao efeito piezoelétrico espontâneo, tornando a polarização total mais fraca, facilitando fazer um furo ou tirar uma fatia do material.

E há mais. No caso de um subconjunto específico de materiais piezoelétricos, os chamados ferroelétricos, nem sequer é necessário virar fisicamente o material de cabeça para baixo - podemos simplesmente aplicar uma tensão externa para inverter seu eixo polar. E ele fica mais macio.

Basta tocar

Estes efeitos incomuns foram observados não apenas para indentações e perfurações, mas também para pressões mais suaves e não-destrutivas aplicadas pela ponta de um microscópio de força atômica.

Além de aplicações potenciais em revestimentos inteligentes com tenacidade configurável, esses efeitos poderão ser usados para ler os dados de memórias ferroelétricas por meio de um mero contato.

Bibliografia:

Ferroelectrics as Smart Mechanical Materials
Kumara Cordero-Edwards, Neus Domingo, Amir Abdollahi, Jordi Sort, Gustau Catalan
Advanced Materials
Vol.: 29 (37): 1702210
DOI: 10.1002/adma.201702210