Pesquisadores da UPV / EHU-University of the Basque Country exploraram as propriedades de superelasticidade em uma escala nanométrica com base no cisalhamento dos pilares de uma liga até o tamanho nanométrico. No artigo publicado em Nature Nanotechnology , os pesquisadores descobriram que abaixo de um mícron de diâmetro, o material se comporta de maneira diferente e requer uma tensão muito maior para ser deformado. Este comportamento superelástico está abrindo novos canais na aplicação de microssistemas envolvendo eletrônicos flexíveis e microssistemas que podem ser implantados no corpo humano.

Superelasticidade é uma propriedade física pela qual é possível deformar um material em até 10 por cento, que é muito maior do que a elasticidade. Então, quando o estresse é aplicado a uma haste reta, pode formar uma forma de U, e quando o estresse é removido, a haste retoma sua forma original. Embora isso tenha sido comprovado em materiais macroscópicos, ninguém tinha sido capaz de explorar essas propriedades de superelasticidade em tamanhos micrométricos e nanométricos, de acordo com José María San Juan, pesquisador principal do artigo publicado por Nature Nanotechnology e um professor da UPV / EHU.

Pesquisadores do Departamento de Física da Matéria Condensada e Física Aplicada II da UPV / EHU observaram que o efeito superelástico é mantido em pequenos dispositivos em uma liga de cobre-alumínio-níquel - Cu-14Al-4Ni, uma liga que exibe superelasticidade em temperatura ambiente.

Os pesquisadores usaram um equipamento conhecido como feixe de íons focalizado. “É um canhão de íons que atua como uma espécie de faca atômica que corta o material, "explica San Juan. Os pesquisadores construíram micropilares e nanopilares dessa liga com diâmetros variando entre 2 μm e 260 nm. Eles aplicaram tensão usando um instrumento sofisticado conhecido como nanoindentador, que permite que forças extremamente pequenas sejam aplicadas, e então mediram o comportamento.

Os pesquisadores confirmaram e quantificaram pela primeira vez que em diâmetros menores que um micrômetro há uma mudança considerável nas propriedades relacionadas à tensão crítica para superelasticidade. "O material começa a se comportar de maneira diferente e precisa de uma tensão muito maior para que isso ocorra. A liga continua a apresentar superelasticidade, mas para tensões muito maiores." San Juan destaca a novidade desse aumento no estresse crítico ligado ao tamanho, e também salienta que souberam explicar o motivo desta mudança de comportamento. "Propusemos um modelo atômico que ilumina por que e como a estrutura atômica desses pilares muda quando uma tensão é aplicada."

Microssistemas envolvendo dispositivos e eletrônicos flexíveis que podem ser implantados no corpo humano

O professor da UPV / EHU destacou a importância desta descoberta, que abre novos canais no desenho de estratégias de aplicação de ligas com memória de forma para desenvolver microssistemas flexíveis e nanossistemas eletromecânicos. "A eletrônica flexível está sendo cada vez mais usada em roupas, calçado desportivo, e em vários monitores. "Ele também disse que tudo isso é de importância crucial no desenvolvimento de dispositivos de saúde lab-on-a-chip que podem ser implantados no corpo humano." Será possível construir minúsculos micropumps ou microactuators que podem ser implantado em um chip, e que permitirá que uma substância seja liberada e regulada dentro do corpo humano para uma variedade de tratamentos médicos. "