Liga com três elementos se torna material mais resistente do mundo

Cientistas da Universidade da Califórnia e do Laboratório Nacional Oak Ridge, ambos nos EUA, mediram a tenacidade de uma liga metálica de cromo, cobalto e níquel (CrCoNi, na tabela periódica) e descobriram que ela é o material mais resistente já registrado. O estudo foi publicado na Science. 

Nos termos científicos, pode-se dizer que esse é um material extremamente dúctil. Ou seja, além de altamente maleável, é bastante forte, o que significa que resiste à deformação permanente. E à medida que fica mais frio, sua resistência e ductilidade aumentam, segundo os pesquisadores.

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“Quando você projeta materiais estruturais, você quer que eles sejam fortes, mas também dúcteis e resistentes à fratura”, comentou o colíder do projeto, Easo George. Segundo ele, a grande vantagem é que essa liga atende a todos esses requisitos, e em vez de se tornar frágil a baixas temperaturas, fica mais forte.

O CrCoNi é um subconjunto da classe de metais chamados ligas de alta entropia. Ainda que todas as ligas usadas hoje em dia sejam a soma de um elemento em alta proporção e vários outros em menores quantidades, a de cromo, cobalto e níquel possui uma exata distribuição de cada elemento. 

O cientista sênior do corpo docente do Laboratório de Berkeley e colíder da pesquisa, Robert Ritchie, destacou a tenacidade deste material perto das temperaturas do hélio líquido, chegando a 500 megapascals por metro quadrado.

“Nas mesmas unidades, a tenacidade de um pedaço de silício é 1, a fuselagem de alumínio em aviões de passageiros é de cerca de 35 e a tenacidade de alguns dos melhores aços é de cerca de 100. Então, 500, é um número impressionante”, pontua Ritchie. 

Os pesquisadores já vêm pesquisando tanto a liga metálica CrCoNi quanto uma outra que contém manganês e ferro (CrMnFeCoNi) há dez anos. Com amostras delas, encontraram uma força e tenacidade impressionantes nos primeiros testes a temperaturas baixíssimas de nitrogênio líquido (cerca de 77 Kelvin, ou -321° F).

As novas descobertas da equipe podem forçar a comunidade científica a reconsiderar noções de longa data sobre como as características físicas dão origem ao desempenho. “É divertido porque os metalúrgicos dizem que a estrutura de um material define suas propriedades, mas a estrutura do NiCoCr é a mais simples que você pode imaginar – são apenas grãos”, comentou Ritchie.