Autor: Ronnie | Publicado: 2012-05-10T13:25:00-07:00


Pesquisadores criam ligas metálicas que absorvem hidrogênio de forma segura

Objeto
feito de magnésio, com estrutura em escala nanométrica, oferece&nbsp;maior
resistência à corrosão e ao desgaste do que os metais convencionais

09 de maio de 2012 | 12h 54





 

 

  



   
  



Agência Fapesp
Uma
liga de magnésio com estrutura em escala nanométrica (da bilionésima
parte do metro) capaz de absorver e aprisionar hidrogênio de forma
segura, liberando-o somente quando aquecida. E uma liga metálica que
possui maior resistência à corrosão e ao desgaste do que os metais
convencionais. 





Divulgação

O metal se torna frágil, mas ao mesmo tempo passa a ter uma resistência extremamente elevada


Exemplos de novos materiais como esses, com aplicações em áreas tão
diversas como petróleo, energia e biomedicina, estão sendo
desenvolvidos e caracterizados por pesquisadores da Universidade
Federal de São Carlos (UFSCar).


        
        Possibilidades
de desenvolvimento dessa nova classe de ligas metálicas, que englobam
as ligas amorfas, metaestáveis e nanoestruturadas, foram apresentadas
na First São Carlos School of Advanced Studies in Materials Science and
Engineering (SanCAS-MSE) - Primeira Escola São Carlos de Estudos
Avançados em Engenharia e Ciências dos Materiais, realizada entre os
dias 25 e 31 de março.


        
        Realizado no âmbito da
Escola São Paulo de Ciência Avançada (ESPCA), modalidade de apoio da
FAPESP, o evento foi organizado pelo Departamento de Engenharia e
Ciências dos Materiais (DEMa) da Universidade Federal de São Carlos
(UFSCar), sob a coordenação dos professores Edgar Zanotto, Elias Hage
Junior e Walter José Botta Filho.


        
        Por meio de
um Projeto Temático, realizado com apoio da FAPESP, os pesquisadores do
DEMa começaram a desenvolver e a caracterizar nos últimos anos ligas
metálicas com melhores propriedades mecânicas do que os metais
convencionais, conferidas pelo processo de resfriamento a que são
submetidas.


        
        Ao serem resfriadas rapidamente em
sua fase líquida, na faixa de 1 milhão de graus por segundo, os átomos
que compõem a estrutura dessas ligas não têm tempo de se rearranjar de
maneira ordenada e formar uma estrutura cristalina de pequenos
aglomerados de átomos, como a dos metais convencionais. Em função
disso, em estado sólido essas novas ligas retêm a mesma estrutura
desordenada dos átomos em estado líquido (amorfo).


        
        Por
terem sido resfriadas rapidamente, as ligas metálicas amorfas também
permanecem em uma condição de metaestabilidade - em que não estão na
condição energética mais estável para elas.


        
        Dessa
forma, além de apresentar uma série de propriedades diferenciadas dos
materiais convencionais, como maior resistência, quando voltam à sua
condição de equilíbrio também podem resultar em novas microestruturas,
formando, por exemplo, grãos cristalinos na escala nanométrica.


        
        “Essa
condição amorfa confere propriedades muito interessantes ao metal, que
são muito próximas às de um vidro. Ele se torna frágil, mas ao mesmo
tempo também passa a ter uma resistência extremamente elevada”, disse
Botta Filho, coordenador do projeto, à Agência FAPESP.


        
        De
acordo com ele, uma das aplicações dessas novas ligas metálicas
nanoestruturadas é na armazenagem sólida de hidrogênio. Os
pesquisadores estão desenvolvendo no âmbito do projeto protótipos de
tanques de armazenagem de hidrogênio, compostos por ligas de magnésio
nanoestruturadas, que são capazes de aprisionar o gás de forma segura
para ser posteriormente utilizado para geração de energia.


        
        Ao
ser injetado no tanque de armazenagem, o hidrogênio reage com o
magnésio das ligas que compõem o compartimento e forma um hidreto
metálico que se decompõe quando aquecido a uma determinada temperatura,
liberando o gás para ser queimado, por exemplo, em um motor a combustão
ou em uma célula a combustível para geração de energia.


        
        “Essa
é uma alternativa muito interessante de armazenar hidrogênio que pode
ser utilizada para substituir os cilindros de alta pressão utilizados
para aprisionar o gás, que são extremamente pesados”, disse Botta Filho.


        
        Ligas amorfas


        
        Outra
aplicação das ligas metálicas desenvolvidas e caracterizadas pelos
pesquisadores está no recobrimento de tubos para extração de óleo e gás
utilizados pelas indústrias petrolíferas, que costumam apresentar
problemas de corrosão e se degradam com o tempo.


        
        “Na
tentativa de solucionar o problema, vários tipos de recobrimentos têm
sido utilizados. Somente nos últimos anos, porém, as ligas de metais
amorfas, que apresentam excelentes propriedades de resistência à
corrosão e ao desgaste, têm sido avaliadas para essa finalidade”, disse
Botta Filho.


        
        “Desenvolvemos ligas metálicas
amorfas que apresentam maior resistência à corrosão e ao desgaste e
agora estamos aplicando-as em superfícies de metais tipicamente
utilizados em tubulações”, disse.


        
        O grupo
também estuda a utilização de ligas metálicas para o desenvolvimento de
implantes biomédicos biodegradáveis. Feitas de elementos como cálcio,
magnésio e zinco, as ligas metálicas podem ser utilizadas na fabricação
de parafusos para ossos, por exemplo, que após um determinado tempo são
absorvidos pelo organismo.


        
        “Ligas metálicas
para essa finalidade estão sendo testadas em animais por cientistas na
Suíça, e o desempenho tem sido muito bom”, disse o pesquisador.


        
        Outras
ligas metálicas também desenvolvidas pelos pesquisadores poderão ser
utilizadas em pinos de implantes dentários. Feitas de titânio
nanoestruturado, as novas ligas permitem diminuir muito a espessura dos
pinos convencionais, mantendo a mesma resistência mecânica. Por conta
disso, invadem menos o organismo do paciente.


        
        “Esse
tipo de pino de titânio nanoestruturado já está em fase de aprovação no
FDA (a agência regulamentadora de alimentos e fármacos dos Estados
Unidos)”, disse Botta Filho.


        
        Durante a
Primeira Escola São Carlos de Estudos Avançados em Engenharia e
Ciências dos Materiais, os pesquisadores da UFSCar deram aulas práticas
aos estudantes de pós-graduação brasileiros e estrangeiros
participantes sobre como desenvolvem e caracterizam metais amorfos,
metaestáveis e nanoestruturados, utilizando os equipamentos de que
dispõem no DEMa.


        
        As atividades complementaram
as aulas teóricas proferidas por cientistas estrangeiros especialistas
em processamento e propriedades de materiais metálicos avançados, como
Gary Purdy, professor de engenharia e ciência dos materiais da McMaster
University, do Canadá, Lindsay Greer, professor de ciência dos
materiais da University of Cambridge, no Reino Unido, e Terence
Langdon, professor da University of Southern California, nos Estados
Unidos.