31 de maio de 2019

Pesquisa premiada da UFSCar imita a Natureza na busca por novos materiais

Por REDAÇÃO - São Carlos agora
Pesquisa premiada da UFSCar imita a Natureza na busca por novos materiais - Crédito: Divulgação

A madrepérola - substância calcária que recobre a concha de vários moluscos, também conhecida como nácar - é um material natural com propriedades verdadeiramente fantásticas, considerando a simplicidade da sua composição (95% de carbonato de cálcio e 5% de proteína). Sua energia de fratura - energia necessária para "quebrar" o material -, por exemplo, não é alcançada pelos materiais mais avançados produzidos pelo ser humano, e, por isso, já há alguns anos pesquisadores vêm buscando desvendar os segredos da madrepérola e aplicá-los ao desenvolvimento de novos materiais, em um processo conhecido como biomimetização ou bioinspiração.

Um grupo liderado e com participação de vários pesquisadores brasileiros conseguiu os melhores resultados até o momento, em um material que mantém suas propriedades de resistência mecânica em temperaturas da ordem de 1.200°C - antes, o máximo a que se tinha chegado era a valores similares na faixa dos 600ºC. O artigo reportando esses resultados foi publicado em 2018 no Journal of the European Ceramic Society (acessível em http://bit.ly/302hy2F) e acaba de ser reconhecido como o melhor artigo do biênio 2017-2018 na publicação, considerada a de maior impacto na área de Materiais Cerâmicos e Vítreos em todo o mundo.

"A biomimetização parte da observação da Natureza, como ela funciona e quais são suas estratégias de sobrevivência, para tentar transportar seus modelos", situa Victor Carlos Pandolfelli, docente do Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) que coordena o grupo brasileiro. "A madrepérola é considerada um modelo áureo de engenharia de microestrutura, pois, com materiais muito comuns, mas estruturados de modo bastante específico, alcança propriedades que o ser humano raramente obtém, mesmo com toda a sua engenharia e a diversidade de materiais disponíveis. Para se ter uma ideia, ela tem uma energia de fratura superior ao sistema de frenagem de um A380, que é o maior avião comercial disponível e utiliza materiais que são fruto de tecnologia avançada", complementa o pesquisador, destacando o papel de milhões de anos de experimentação na obtenção desses resultados. "A ideia de mimetizar é trazer essa arquitetura, fruto dessa longa experimentação na Natureza, para materiais que possam ser sintetizados no laboratório e, depois, produzidos industrialmente", conclui.

Assim, o trabalho realizado pelo grupo de pesquisadores propõe um material cerâmico avançado inédito, com alta resistência mecânica e alta energia de fratura para aplicações em temperaturas de até 1.400°C. Sua microestrutura é bioinspirada na madrepérola e seu processamento é mais simples que o de soluções anteriores, gerando um produto com menor custo e com desempenho próximo aos compósitos cerâmicos complexos usados na indústria aeroespacial. Para tanto, foram utilizadas placas de alumina - material sintético mais produzido no mundo - e nanopartículas (de sílica e de ferro) e aditivos (contendo boro) comercialmente disponíveis e comuns, ficando a novidade a cargo da composição proposta e do processo de fabricação utilizado.

A pesquisa é parte do doutorado de Pedro I. B. G. B. Pelissari, em fase de conclusão no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPGCEM) da UFSCar, sob a orientação de Pandolfelli e coorientação de André R. Studart, graduado e doutor em Engenharia de Materiais pela UFSCar e, hoje, docente da ETH Zürich (www.ethz.ch), na Suíça. Parte do trabalho de Pelissari foi, inclusive, realizada na Suíça, em parceria com o docente Florian Bouville, que acaba de ser contratado pelo Imperial College London, no Reino Unido. A parceria incluiu experimentos conduzidos no Imperial College London (www.imperial.ac.uk), com participação adicional de Davide Carnelli, Finn Giulianic e Eduardo Saiz. Assina o artigo também Ana Paula da Luz, docente do DEMa.

A premiação para o artigo, intitulado "Nacre-like ceramic refractories for high temperature applications", é inédita, já que, nas quatro edições anteriores, apenas pesquisadores da Europa e da China haviam sido contemplados. A premiação será entregue aos autores durante a 16th Conference and Exibition of the European Ceramic Society, que acontece na cidade de Turim, Itália, entre os dias 16 e 22 de junho de 2019. Os trabalhos continuam, buscando o escalonamento - ou seja, a obtenção de peças maiores a partir do mesmo material - e, também, a realização de testes com foco em outras propriedades.

"A notícia do reconhecimento foi uma surpresa altamente positiva para todos nós, inclusive porque esta não é uma premiação na qual você se inscreve. O conselho editorial da revista olha para o que foi publicado nos últimos dois anos, seleciona os artigos melhor avaliados pelos pareceristas e, a partir dessa seleção, considera o impacto das pesquisas", expressa Pandolfelli. "Eu acredito que, além da qualidade do conhecimento científico e tecnológico produzido, também foi levada em consideração a colaboração estabelecida entre as instituições. Diferentemente do que muitas vezes acontece, a ideia original partiu do grupo de pesquisadores brasileiros, estabeleceu-se uma cooperação de fato, um trabalho em equipe no qual pudemos usufruir, por exemplo, de equipamentos não disponíveis no nosso laboratório. Este é um modelo muito frutífero, que se torna ainda mais relevante diante da situação que estamos vivenciando agora no Brasil, com cortes drásticos de recursos para a pesquisa nas universidades", finaliza.

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