Para nós, designers (principalmente os de produto), os diferentes tipos de suporte podem proporcionar uma miríade de soluções e inovações até. Neste post, fiz um resumo de várias notícias sobre novos materiais (ou novos usos) que estão gerando inovações.
Super concha de molusco inspira novos materiais mais resistentes
Nas profundezes das fontes hidrotermais Kairei, quatro mil metros abaixo da superfície do Oceano Índico, cientistas descobriram um molusco gastrópode cuja armadura poderá ajudar a melhorar equipamentos de carga e materiais de proteção usados em quase tudo, de aviões a equipamentos esportivos.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estão estudando as propriedades físicas e mecânicas do molusco. Os primeiros resultados foram publicados esta semana na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences.
O chamado "gastrópode de pé escamoso" (Crysomallon squamiferum) possui uma concha única, construída em três camadas, que poderá fornecer ideias valiosas para novos princípios de desenho mecânico.
Especificamente, ele tem uma camada altamente calcificada interna e uma camada de espessura média orgânica. Mas é a extraordinária camada externa, fundida com sulfeto de ferro granular, que está entusiasmando os pesquisadores.
As fontes hidrotermais Kairei consistem em uma série de cortes profundos na superfície do planeta ao longo de uma cadeia montanhosa vulcânica abaixo do Oceano Índico. Foi lá que os pesquisadores descobriram o caracol nunca antes visto, em uma expedição realizada em 1999. "O fluxo de fluidos hidrotermais possui uma alta concentração de sulfetos e metais, mas este molusco é único na medida que incorpora esses materiais na estrutura de sua concha," afirma Christine Ortiz, o líder do projeto no MIT.
"Nós estamos interessados na estrutura e nas propriedades das camadas individuais e vendo como eles se comportam mecanicamente," disse ela, salientando que a camada orgânica interior do molusco também é interessante. Em particular, os pesquisadores queriam descobrir quais são as vantagens que a estrutura oferece na proteção contra o ataque e a penetração de predadores. Entendendo isto eles poderão ter novas ideias sobre materiais ultra resistentes que poderão ser usadas em carros, caminhões, aviões e em várias outras aplicações.
Uma série de potenciais predadores foram encontrados na mesma região do gastrópode de pé escamoso. Um deles, o caracol do cone, usa um dente parecido com um arpão para tentar penetrar na concha e injetar um veneno paralisante. Além disso, caranguejos do mar costumam agarrar os gastrópodes com as garras e tentar perfurar suas conchas ou espremê-los, às vezes por dias, até que as conchas dos moluscos se quebrem.
Para testar as propriedades da concha, os pesquisadores realizaram experimentos que simularam ataques genéricos de predadores, utilizando modelos de computador e testes de perfuração. Os testes de perfuração consistiram em atingir a superfície das conchas com a ponta afiada de uma sonda, medindo a dureza da casca e sua rigidez. Os testes levaram à conclusão de que "cada camada do exoesqueleto do molusco é responsável por funções distintas e por papéis multifuncionais na proteção mecânica," escrevem Ortiz e seus colegas no artigo.
O teste revela que o escudo é "vantajoso para a resistência à penetração, dissipação de energia, redução de fraturas e interrupção de trincas e resistência a cargas de flexão e tração."
Vidro metálico de titânio supera ligas tradicionais do metal
Cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, criaram uma nova classe de compósitos estruturais baseados no titânio. Os novos materiais, classificados como vidros metálicos, são mais leves e mais baratos, além de manterem a tenacidade e a ductilidade - a capacidade para ser deformado sem quebrar - do caro metal original.
No início deste ano, o mesmo grupo descobriu uma nova forma para criar compósitos dos chamados metais líquidos, um novo tipo de material metálico estrutural com características similares às dos plásticos. Então, eles estavam trabalhando principalmente com o zircônio. "São ligas com tenacidade e resistência sem comparações. Elas estão entre os materiais sintéticos mais resistentes que existem atualmente," conta Douglas Hofmann, que coordena o grupo de pesquisadores.
Mas havia algumas limitações para essas super ligas. Como elas foram criadas para uso na indústria aeroespacial - entre outras aplicações estruturais - elas precisavam ter densidades muito baixas. Idealmente, as ligas deveriam ter densidades semelhantes à das ligas de titânio cristalino, que se situam entre 4,5 e 5 gramas por centímetro cúbico (g/cc). As ligas originais, feitas predominantemente de zircônio, ficaram entre 5,6 e 6,4 g/cc, o que as colocava em uma espécie de "terra-de-ninguém das densidades de estruturas aeroespaciais," diz Hofmann.
Para levar as promissoras ligas para áreas mais habitáveis, Hofmann e seus colegas começaram a ajustar os componentes usados na fabricação dos compósitos. O resultado foi um grupo de ligas metálicas com um elevado percentual de titânio, mas que mantém as propriedades das ligas de zircônio criadas anteriormente, muito mais parecidas com uma cerâmica do que com uma liga de titânio tradicional. "Apesar de serem baseadas no titânio", observa Hofmann, "essas ligas apresentam as mesmas propriedades impressionantes das ligas de zircônio. Elas ainda são resistentes a trincas e rachaduras - e continuam sendo dúcteis. Na verdade, eles são ainda mais dúcteis do que as ligas que criamos inicialmente."
Super concha de molusco inspira novos materiais mais resistentes
Nas profundezes das fontes hidrotermais Kairei, quatro mil metros abaixo da superfície do Oceano Índico, cientistas descobriram um molusco gastrópode cuja armadura poderá ajudar a melhorar equipamentos de carga e materiais de proteção usados em quase tudo, de aviões a equipamentos esportivos.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estão estudando as propriedades físicas e mecânicas do molusco. Os primeiros resultados foram publicados esta semana na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences.
O chamado "gastrópode de pé escamoso" (Crysomallon squamiferum) possui uma concha única, construída em três camadas, que poderá fornecer ideias valiosas para novos princípios de desenho mecânico.
Especificamente, ele tem uma camada altamente calcificada interna e uma camada de espessura média orgânica. Mas é a extraordinária camada externa, fundida com sulfeto de ferro granular, que está entusiasmando os pesquisadores.
As fontes hidrotermais Kairei consistem em uma série de cortes profundos na superfície do planeta ao longo de uma cadeia montanhosa vulcânica abaixo do Oceano Índico. Foi lá que os pesquisadores descobriram o caracol nunca antes visto, em uma expedição realizada em 1999. "O fluxo de fluidos hidrotermais possui uma alta concentração de sulfetos e metais, mas este molusco é único na medida que incorpora esses materiais na estrutura de sua concha," afirma Christine Ortiz, o líder do projeto no MIT.
"Nós estamos interessados na estrutura e nas propriedades das camadas individuais e vendo como eles se comportam mecanicamente," disse ela, salientando que a camada orgânica interior do molusco também é interessante. Em particular, os pesquisadores queriam descobrir quais são as vantagens que a estrutura oferece na proteção contra o ataque e a penetração de predadores. Entendendo isto eles poderão ter novas ideias sobre materiais ultra resistentes que poderão ser usadas em carros, caminhões, aviões e em várias outras aplicações.
Uma série de potenciais predadores foram encontrados na mesma região do gastrópode de pé escamoso. Um deles, o caracol do cone, usa um dente parecido com um arpão para tentar penetrar na concha e injetar um veneno paralisante. Além disso, caranguejos do mar costumam agarrar os gastrópodes com as garras e tentar perfurar suas conchas ou espremê-los, às vezes por dias, até que as conchas dos moluscos se quebrem.
Para testar as propriedades da concha, os pesquisadores realizaram experimentos que simularam ataques genéricos de predadores, utilizando modelos de computador e testes de perfuração. Os testes de perfuração consistiram em atingir a superfície das conchas com a ponta afiada de uma sonda, medindo a dureza da casca e sua rigidez. Os testes levaram à conclusão de que "cada camada do exoesqueleto do molusco é responsável por funções distintas e por papéis multifuncionais na proteção mecânica," escrevem Ortiz e seus colegas no artigo.
O teste revela que o escudo é "vantajoso para a resistência à penetração, dissipação de energia, redução de fraturas e interrupção de trincas e resistência a cargas de flexão e tração."
Vidro metálico de titânio supera ligas tradicionais do metal
Cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, criaram uma nova classe de compósitos estruturais baseados no titânio. Os novos materiais, classificados como vidros metálicos, são mais leves e mais baratos, além de manterem a tenacidade e a ductilidade - a capacidade para ser deformado sem quebrar - do caro metal original.
No início deste ano, o mesmo grupo descobriu uma nova forma para criar compósitos dos chamados metais líquidos, um novo tipo de material metálico estrutural com características similares às dos plásticos. Então, eles estavam trabalhando principalmente com o zircônio. "São ligas com tenacidade e resistência sem comparações. Elas estão entre os materiais sintéticos mais resistentes que existem atualmente," conta Douglas Hofmann, que coordena o grupo de pesquisadores.
Mas havia algumas limitações para essas super ligas. Como elas foram criadas para uso na indústria aeroespacial - entre outras aplicações estruturais - elas precisavam ter densidades muito baixas. Idealmente, as ligas deveriam ter densidades semelhantes à das ligas de titânio cristalino, que se situam entre 4,5 e 5 gramas por centímetro cúbico (g/cc). As ligas originais, feitas predominantemente de zircônio, ficaram entre 5,6 e 6,4 g/cc, o que as colocava em uma espécie de "terra-de-ninguém das densidades de estruturas aeroespaciais," diz Hofmann.
Para levar as promissoras ligas para áreas mais habitáveis, Hofmann e seus colegas começaram a ajustar os componentes usados na fabricação dos compósitos. O resultado foi um grupo de ligas metálicas com um elevado percentual de titânio, mas que mantém as propriedades das ligas de zircônio criadas anteriormente, muito mais parecidas com uma cerâmica do que com uma liga de titânio tradicional. "Apesar de serem baseadas no titânio", observa Hofmann, "essas ligas apresentam as mesmas propriedades impressionantes das ligas de zircônio. Elas ainda são resistentes a trincas e rachaduras - e continuam sendo dúcteis. Na verdade, eles são ainda mais dúcteis do que as ligas que criamos inicialmente."
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