O professor de ciência e engenharia de materiais Seok-Woo Lee e seus colegas descobriram propriedades superelásticas de memória de forma em um material que poderia ser usado nas mais adversas condições, como o espaço sideral. Crédito:Peter Morenus / UConn Photo
O pesquisador de ciência e engenharia de materiais da UConn Seok-Woo Lee e seus colegas descobriram propriedades de memória de forma superelástica em um material que pode ser aplicado como atuador nas condições mais adversas, como o espaço sideral, e pode ser o primeiro em uma classe totalmente nova de materiais com memória de forma.
Se você já usou aparelho ortodôntico ou óculos, você pode já ter entrado em contato com materiais com memória de forma. Com aplicações em uma ampla gama de produtos de consumo, como armações "inquebráveis" para óculos, e estruturas industriais civis como pontes, materiais com propriedades de memória de forma podem retornar à sua forma original por forças magnéticas ou calor, mesmo depois de serem significativamente deformados.
Lee, que é professor assistente de ciência e engenharia de materiais da Pratt &Whitney, estudou arsenieto de cálcio e ferro, ou CaFe 2 Como 2 , que é um intermetálico mais conhecido por suas novas propriedades supercondutoras. Uma vez que o material é comumente usado em supercondutores de alta temperatura, pesquisas extensas já haviam examinado as propriedades supercondutoras e magnéticas do composto. Inspirado por pesquisas anteriores conduzidas no Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA por Paul Canfield sobre as propriedades eletrônicas do arseneto de cálcio e ferro, Lee decidiu medir o alto grau de pressão e sensibilidade à deformação do material para aplicações potenciais como material estrutural.
Trabalhando com uma equipe de alunos de graduação e pós-graduação da UConn e colaboradores do Laboratório Ames, Drexel University, e a Colorado State University, Lee descobriu que não apenas CaFe 2 Como 2 exibem a capacidade de "saltar" de volta à sua forma original, mostrou uma "superelasticidade gigante". Embora ligas de metal normais ou intermetálicos recuperem 0,5 por cento da forma de pré-deformação, uma vez que a força de compressão foi removida, Cafeteria 2 Como 2 recupera mais de 13 por cento.
Além da grande capacidade de recuperação do cristal, a equipe viu evidências de ultra-alta resistência do arsenieto de cálcio e ferro e significativa resistência à fadiga, que garantiria o desempenho estrutural e integridade se usado como um material estrutural. Eles também observaram outra propriedade única ao testar CaFe 2 Como 2 em temperaturas extremamente baixas. A existência do efeito de memória de forma foi confirmada quando testada em temperaturas tão baixas quanto 50 Kelvin, ou cerca de -370 graus Fahrenheit. Isso poderia levar ao desenvolvimento de tecnologias que mudam de forma em baixas temperaturas para uso em viagens espaciais profundas.
Mas Lee está muito animado com o que essas descobertas podem indicar sobre outros materiais da mesma família do arseneto de cálcio e ferro.
"Nossos resultados podem ser aplicados a mais de 400 materiais semelhantes. Esta descoberta abre uma área inteiramente nova de pesquisa em materiais superelásticos, "Diz Lee." Vemos um grande potencial para que nossas descobertas sejam aplicadas por outros cientistas em pesquisas futuras e pela indústria no desenvolvimento de novas tecnologias. "
Os resultados foram publicados em Nature Communications online em 20 de outubro em um artigo intitulado "Superelasticity and Cryogenic Linear Shape Memory Effects of CaFe 2 Como 2 . "
