p (Phys.org) —Em uma estreia mundial, uma equipe de pesquisadores da Austrália, A China e os Estados Unidos criaram um composto metálico super forte aproveitando as extraordinárias propriedades mecânicas dos nanofios. p Co-autor e chefe da Escola de Engenharia Mecânica e Química da Universidade da Austrália Ocidental, Professor Winthrop Yinong Liu, disse que o trabalho superou efetivamente um desafio que frustrou os maiores cientistas e engenheiros do mundo por mais de três décadas, apelidado de "vale da morte" no design nanocompósito.

p "Sabemos que os nanofios exibem propriedades mecânicas extraordinárias, em particular, forças ultra-altas na ordem de vários gigapascal, aproximando-se dos limites teóricos. Com o rápido desenvolvimento de nossa capacidade de produzir mais variedade, mais em quantidade e melhor em forma e tamanho de nanofios, a chance de criar materiais compostos de engenharia em massa reforçados por esses nanofios tornou-se alta, "Professor Liu disse. No entanto, todas as tentativas até agora falharam em realizar as propriedades extraordinárias dos nanofios em materiais a granel.

p O professor Liu diz que o problema é com a matriz:"Em um compósito de nanofio-matriz de metal normal, quando puxamos o composto para uma tensão muito alta, os nanofios sofrerão uma grande deformação elástica de vários por cento. Isso é bom para os nanofios, mas os metais normais que formam a matriz não podem. Eles podem se esticar elasticamente a não mais do que 1 por cento. Além disso, a matriz se deforma plasticamente, " ele disse.

p A deformação plástica danifica a estrutura do cristal na interface entre os nanofios e a matriz. A respeito disso, as propriedades do composto são limitadas pelas propriedades da matriz comum, e não determinado pelas propriedades extraordinárias dos nanofios.

p "O truque é com a matriz NiTi, "O professor Liu disse." NiTi é uma liga com memória de forma, um nome chique, mas não totalmente novo. Não é mais forte do que outros metais comuns, mas tem uma propriedade especial que é sua transformação martensítica. A transformação pode produzir uma deformação compatível com a deformação elástica dos nanofios sem danos plásticos à estrutura do compósito. Isso efetivamente dá aos nanofios a chance de fazer seu trabalho, isso é, para suportar a alta carga e ser super forte. Com isso cruzamos o 'vale da morte'! ”, Disse o professor Liu.

p Usando essa ideia, os pesquisadores criaram materiais compostos que são duas vezes mais fortes que os aços de alta resistência, que têm limites de deformação elástica de até seis por cento - o que é 5-10 vezes maior do que as deformações elásticas dos melhores aços para molas disponíveis atualmente - e um módulo de Young de ~ 30 GPa, que é incomparável por quaisquer materiais de engenharia até agora.

p A descoberta abre as portas para uma variedade de aplicações novas e inovadoras. O módulo de Young muito baixo corresponde ao do osso humano, tornando-o um material muito melhor para aplicações médicas como implantes, por exemplo. A capacidade de produzir e manter deformações elásticas extremamente grandes também oferece uma oportunidade sem precedentes para "engenharia de deformação elástica", o que pode levar a melhorias em muitas propriedades funcionais de materiais sólidos, como eletrônico, optoeletrônico, piezoelétrico, piezomagnético, propriedades fotocatalíticas e de detecção química.

p "Um Nanocompósito de Metal Transformador com Grande Tensão Elástica, Low Modulus and High Strength "foi publicado na revista Ciência .