Dez professores do ensino médio passaram uma semana no MIT em julho projetando e fazendo Frankensteel, um material de autocura inspirado no vilão do filme Exterminador do Futuro 2. Em seguida:eles pretendem recriar os cálculos e experimentos envolvidos para seus alunos em casa.
"Esta foi uma experiência fenomenal para mim e inspiradora em termos de 'muito legais possíveis carreiras/campos de estudo' para os alunos", escreveu um professor em resposta a uma pesquisa anônima no final da semana.

Introdução à Engenharia de Materiais

Cerca de vinte anos atrás, a maior sociedade de materiais do mundo, a ASM International, começou a realizar acampamentos anuais de materiais para apresentar alunos do ensino médio – e, alguns anos depois, seus professores – ao mundo da ciência e engenharia de materiais. Eles fizeram isso em parte porque "os alunos do ensino médio pareciam ter uma compreensão básica de todos os campos da engenharia, exceto materiais", diz Gregory B. Olson, que está envolvido nos campos há muitos anos.

Olson, que recentemente se juntou ao Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT (DMSE) como Professor Thermo-Calc da Prática, liderou o recente Materials Genome Camp no MIT. Esta é a primeira vez que um acampamento desse tipo é realizado no Instituto.

Durante o acampamento, os professores foram apresentados à Iniciativa Genoma de Materiais (MGI), que o presidente Obama anunciou em 2011. Como explica Olson, é um esforço para criar um "banco de dados fundamental dos parâmetros que direcionam a montagem das estruturas dos materiais, "muito parecido com o Projeto Genoma Humano "é um banco de dados físico que direciona a montagem das estruturas da vida."

O objetivo é usar o banco de dados para projetar, fabricar e implantar materiais avançados duas vezes mais rápido e por uma fração do custo em comparação com os métodos tradicionais, de acordo com o site do MGI. O MGI "reconheceu que os tipos de design de materiais computacionais que temos praticado são reais e prontos, e é o que todos deveriam fazer", diz Olson, cofundador do primeiro centro formado para impulsionar o esforço, que é financiado pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia como o Centro "CHiMaD" multi-institucional para Design de Materiais Hierárquicos.

Fabricando Frankensteel

Os professores do MIT trabalharam com o Thermo-Calc, software computacional usado para prever estruturas de materiais (cada um foi para casa com uma cópia gratuita). Eles o usaram para projetar quatro versões diferentes de Frankensteel, o material inspirado no vilão do Exterminador do Futuro 2, cujo corpo de metal pode ser atingido e depois se reparar. "Queríamos nos concentrar em algo que realmente excitasse os alunos", diz Olson, cuja pesquisa contínua do CHiMaD é apoiada pelo Laboratório de Pesquisa de Materiais do MIT.

O Frankensteel é composto por uma liga metálica suportada por uma rede de fios feita de uma liga com memória de forma (materiais que sofrem uma mudança reversível na estrutura quando expostos ao calor). Se o material compósito rachar, ele pode se "curar" quando aquecido a uma certa temperatura. "Ele essencialmente se solda a essa temperatura", diz Olson.

Para o acampamento, os professores primeiro projetaram quatro versões de uma liga de estanho em vez da liga de ferro usada nos Frankensteels comerciais. "É uma versão simplificada que pode ser feita em um laboratório de química do ensino médio", diz Olson. Eles também calcularam quantos fios são necessários em cada compósito.

Então eles fizeram e testaram os materiais.

Todo o processo pode ser feito em um laboratório de química do ensino médio, diz Olson, com exceção do teste final. "A testagem é o maior desafio para levar [a demonstração] para as escolas" devido aos equipamentos envolvidos. Olson observa, no entanto, que as escolas às vezes podem colaborar com as universidades locais para usar seus equipamentos. "Continuamos a explorar outras maneiras pelas quais os professores podem conduzir os testes", diz Olson. "Um dos professores que está envolvido nesses campos há muito tempo até criou um testador de tração à base de madeira que você mesmo pode construir e operar girando uma manivela".

O Materials Camp também incluiu várias palestras convidadas, incluindo uma do professor Christopher Schuh, o professor de metalurgia Danae e Vasilis Salapatas e um ex-chefe do DMSE. Várias outras pessoas do MIT também estiveram envolvidas no Materials Camp. Os instrutores técnicos Shaymus Hudson e Mike Tarkanian compartilharam seus laboratórios e instruíram os professores a moldar e testar suas amostras. Os alunos de pós-graduação do DMSE Krista Biggs, Clay Houser e Julian Rackwitz, e a pesquisadora associada Dra. Margianna Tzini, ajudaram a coordenar toda a semana.

Conclui Biggs:"Tivemos um grupo de professores entusiasmados e curiosos trabalhando em um projeto interessante, e foi uma semana muito gratificante." + Explorar mais

Research team develops new strategy for designing thermoelectric materials