(Phys.org) —Ouça níquel-titânio e todas as outras ligas com memória de forma, há um novo garoto no bloco que acabou de reivindicar o campeonato de elasticidade e está pronto para assumir o mercado de aplicativos de memória de forma em nanoescala. Uma equipe de pesquisa do Berkeley Lab descobriu uma maneira de introduzir uma cepa recuperável na ferrita de bismuto de até 14 por cento em nanoescala, maior do que qualquer efeito de memória de forma observado em um metal. Esta descoberta abre a porta para aplicações em uma ampla gama de campos, incluindo médicos, energia e eletrônica.

"Nossa ferrita de bismuto não apenas exibiu o valor de memória de forma campeã, também era muito mais estável quando reduzido a nanômetros do que ligas com memória de forma, "diz Jinxing Zhang, um pós-doutorado para este estudo sob Ramamoorthy Ramesh da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab e agora um membro do corpo docente da Beijing Normal University. "Além disso, porque nossa ferrita de bismuto pode ser ativada apenas com um campo elétrico, em vez dos campos térmicos necessários para ativar ligas com memória de forma, o tempo de resposta é muito mais rápido. "

O efeito de memória de forma é o equivalente metálico da elasticidade, em que um material sólido "lembra" e recupera sua forma original após ser deformado por uma tensão aplicada. No passado, isso sempre envolveu aquecimento. Ligas com memória de forma tiveram um grande impacto na área médica, sendo as mais proeminentes níquel-titânio ou "nitinol, "que é usado em stents para angioplastia, e em juntas mecânicas. O efeito de memória de forma também deve ter um grande impacto em aplicações não médicas, como atuadores em materiais inteligentes e em Sistemas Microeletromecânicos (MEMS). Contudo, à medida que o tamanho das ligas com memória de forma atuais encolhem em direção à escala nano, numerosos problemas e instabilidades surgem, incluindo fadiga, microfissuração e oxidação.

"Ao alcançar o efeito de memória de forma em um material de óxido em vez de uma liga de metal, eliminamos os problemas superficiais e permitimos a integração com microeletrônica, "diz Zhang." Nossa ferrita de bismuto também exibe uma densidade de função de trabalho ultra-alta durante a atuação que é quase duas ordens de magnitude maior do que uma liga de metal pode gerar. "

A ferrita de bismuto é um composto multiferróico composto de bismuto, ferro e oxigênio que foram estudados extensivamente nos últimos anos por Ramesh e seu grupo de pesquisa. Como um multiferróico, a ferrita de bismuto exibe propriedades ferroelétricas e ferromagnéticas, o que significa que vai responder à aplicação de campos elétricos ou magnéticos externos. Neste último estudo, além da ativação térmica convencional, uma transição de fase semelhante a elástico foi introduzida na ferrita de bismuto usando apenas um campo elétrico.

“A aplicação do campo elétrico nos permitiu alcançar uma transformação de fase que era reversível sem a ajuda de estresse de recuperação externo, "Ramesh diz." Embora aspectos como histerese, micro-fissuras e assim por diante devem ser levados em consideração para dispositivos reais, o grande efeito de memória de forma que demonstramos na ferrita de bismuto mostra que ela é um material extraordinário com uso potencial em futuros dispositivos nanoeletromecânicos e outros nanossistemas de última geração. "

Os resultados desta pesquisa foram publicados na revista. Nature Communications .