Madrepérola artificial finalmente pronta para usos práticos

Materiais Avan?ados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/04/2025

Bom, mas dif?cil de reproduzir

O n?car, ou madrep?rola, o material que estrutura a camada protetora das conchas dos moluscos, tem servido de inspira??o para cria??o de novos materiais h? bastante tempo.

E n?o ? por acaso, j? que o n?car ? um nanocomp?sito natural, com propriedades mec?nicas excepcionais, tanto por sua alta resist?ncia quanto por sua tenacidade, o que o torna promissor em in?meras ?reas, como comp?sitos estruturais leves e equipamentos de prote??o.

Agora, Yu-Jie Lu e colegas da Universidade de Ci?ncia e Tecnologia da China superaram v?rios desafios para tornar o uso pr?tico do n?car uma realidade. At? agora, vinha sendo dif?cil desenvolver um m?todo eficiente de fabrica??o de um comp?sito sint?tico inspirado no n?car, al?m do que as amostras eram pequenas e flex?veis.

Madrep?rola artificial

A equipe desenvolveu uma estrat?gia para a prepara??o de comp?sitos cer?micos-met?licos semelhantes a n?car usando microesferas de alumina (Al₂O₃) deform?veis revestidas com sal de n?quel. O material apresentou uma excelente resist?ncia ? flex?o e ? fratura, podendo ser produzido em massa em diversos formatos por meio de t?cnicas simples.

Tudo come?a com a sintetiza??o das microesferas de alumina, o que foi feito por meio da emulsifica??o de uma pasta cer?mica e solventes org?nicos. ? necess?rio peneirar o material, para que as microesferas apresentem dimens?es uniformes, e a seguir revesti-las com uma camada de sal de n?quel.

Finalmente, por meio de prensagem a quente, as microesferas s?o achatadas em placas, o que faz com que a camada de n?quel forme uma estrutura compartimentada, replicando com precis?o a microestrutura de "tijolo e barro" do n?car natural.

Cer?micas biomim?ticas

Parece simples - e o m?todo de fabrica??o ? realmente muito simples - mas esse n?car sint?tico apresenta otimiza??es em todas as escalas. Na macroescala, camadas de cer?mica de alumina se alternam com camadas de n?quel, enquanto na microescala part?culas de n?quel penetram na camada cer?mica para aumentar a tenacidade, sem perda na jun??o entre elas.

Al?m disso, quando as cer?micas biomim?ticas s?o submetidas a for?as al?m da sua resist?ncia, as rachaduras se desviam ao longo da interface cer?mica-metal, evitando falhas catastr?ficas por dissipa??o de energia. Isso torna o material altamente adequado para aplica??es em ambientes extremos, como prote??o t?rmica aeroespacial e revestimentos de prote??o contra impactos de alta velocidade.

Essa otimiza??o permitiu alcan?ar uma resist?ncia ? flex?o de 386 MPa ? temperatura ambiente e 286,86 MPa a 600 ?C. A tenacidade ? fratura chegou a 12,76 MPa.m^1/2 (temperatura ambiente) e 12,99 MPa.m^1/2 (600 ?C).

Como os moldes usados na prensagem podem ter qualquer formato, essa t?cnica permite a prepara??o completa de grandes cer?micas de formas irregulares.

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