Vidros metálicos - ligas sem a estrutura cristalina normalmente encontrada em metais - são um alvo de pesquisa interessante para aplicações tentadoras, incluindo articulações artificiais e outros dispositivos de implantes médicos. Contudo, as dificuldades associadas à previsão de quanta energia esses materiais liberam quando se fraturam está retardando o desenvolvimento de produtos à base de vidro metálico.

Recentemente, um par de pesquisadores do Rensselaer Polytechnic Institute em Troy, Nova york, desenvolveu uma nova maneira de simular em nível atômico como os vidros metálicos se comportam à medida que se quebram. Esta nova técnica de modelagem pode melhorar o projeto de materiais auxiliado por computador e ajudar os pesquisadores a determinar as propriedades dos vidros metálicos. A dupla relata suas descobertas no Journal of Applied Physics .

"Até agora, Contudo, não houve maneira viável de medir uma qualidade conhecida como 'energia de fratura, 'uma das propriedades de fratura mais importantes dos materiais, em simulações de nível atômico, "disse Yunfeng Shi, um autor no papel.

A energia de fratura é uma propriedade fundamental de qualquer material. Ele descreve a energia total liberada - por unidade de área - de superfícies de fratura recém-criadas em um sólido. "Saber esse valor é importante para entender como um material se comportará em condições extremas e pode prever melhor como qualquer material irá falhar, "disse Binghui Deng, outro autor no papel.

Em princípio, qualquer liga pode ser transformada em um vidro metálico controlando as condições de fabricação, como a taxa de resfriamento. Para selecionar o material apropriado para uma aplicação específica, os pesquisadores precisam saber como cada liga funcionará sob tensão.

Para entender como diferentes ligas se comportam sob diferentes condições, os pesquisadores utilizaram uma ferramenta computacional chamada dinâmica molecular. Este método de modelagem por computador é responsável pela força, posição e velocidade de cada átomo em um sistema virtual.

Além disso, os cálculos para o modelo são constantemente atualizados com informações sobre como as fraturas se espalham por toda a amostra. Este tipo de aprendizado de computador heurístico pode melhor aproximar as condições do mundo real, levando em consideração mudanças aleatórias, como fraturas em um material.

Seu modelo leva em conta a interação complexa entre a perda de energia elástica armazenada de uma fratura em erupção, e quanto a área de superfície recém-criada da rachadura compensa essa perda de energia.

"O design de materiais auxiliado por computador desempenhou um papel significativo na fabricação e está destinado a desempenhar papéis muito maiores no futuro, "Shi disse.