Mais forte, mais leve, materiais mais baratos são o nome do jogo na fabricação avançada. Manter os custos baixos em materiais que são igualmente, se não mais, mais eficaz do que os anteriores é como as empresas progridem - e, teoricamente, quando os consumidores ganham.

Mas e se for mais forte, mais leve e mais barato significa vida útil mais curta para materiais usados ​​em automóveis? Esse é o problema que uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo engenheiro de materiais ocidental Hamidreza Abdolvand abordou em um novo estudo publicado pelas revistas de alto impacto Acta Materialia e Communications Materials.

Abdolvand, junto com o estudante de pós-graduação em engenharia ocidental Karim Louca e colaboradores da European Synchrotron Radiation Facility e Arts et Métiers ParisTech, descobriram fatores importantes que contribuem para a deformação (mudança de forma) de metais usados ​​em automóveis e reatores nucleares, e desenvolveu novos modelos para prever a vida útil desses materiais.

A primeira etapa da descoberta, disse Abdolvand, foi uma melhor compreensão da "geminação" - um processo de reorientação do cristal que acontece com os blocos de construção de tamanho nano de materiais sólidos em processo de deformação.

"O papel dos gêmeos é muito importante na ciência dos materiais, e, no momento, é um desafio para a comunidade científica predizê-los porque seu início é um processo rápido, "disse Abdolvand, quem conduziu o estudo. "Com minha equipe e colaboradores, queríamos descobrir como eles iniciam, sob quais condições, e o que eles fazem com as propriedades dos materiais. "

Gêmeos são formados quando a carga é aplicada, por exemplo, zircônio ou magnésio. O primeiro é usado em reatores nucleares e o último em automóveis. Os gêmeos às vezes podem desaparecer quando a mesma carga é removida ou revertida, e o processo de geminação pode ser bom e ruim, Abdolvand explicou:pode melhorar a ductilidade dos materiais, tornando-os mais suscetíveis à remodelação sem quebrar, mas também pode causar a fratura, dependendo da carga e das condições de estresse localizadas.

Muito antes da pandemia COVID-19, Abdolvand e sua equipe viajaram para a França para fazer parceria com a ESRF na realização de experimentos de difração de raios-X síncrotron 3-D em peças automotivas e de reatores nucleares com a linha de luz ID11 da ESRF - um conjunto de equipamentos revolucionário usado por cientistas em todo o mundo.

"O objetivo era entender o que acontece no nível atômico e relacionar isso com o funcionamento do material, "disse Jonathan Wright, Cientista da linha de luz ID11 no ESRF.

Após os experimentos, Louca pós-processou meticulosamente os mais de 4 terabytes (4, 000 gigabytes) de imagens de difração coletadas. "Sua contribuição foi vital para este projeto e seu trabalho árduo é exemplar, "disse Abdolvand.

Próximo, os pesquisadores combinaram seus resultados com a modelagem da plasticidade do cristal para estudar a formação e aniquilação de gêmeos. Usando amostras muito finas, eles aplicaram carga e descobriram que durante os estágios iniciais de plasticidade, a geminação ocorreu com estresse, mas que o estresse diminuiria com mais cargas.

"Essas descobertas são de vital importância no desenvolvimento de novos modelos que permitem aos fabricantes e pesquisadores prever o que acontecerá com um material e em que ponto esse material começará a falhar ou quebrar, "disse Abdolvand.

Um novo modelo a ser usado para materiais que gêmeos foi desenvolvido e a pré-impressão está atualmente em revisão.