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Espumas metálicas e as bolhas de sabão mais brilhantes que você já viu!

por em 18/07/2019 em Ciência, Notícias | Nenhum comentário

Espumas metálicas e as bolhas de sabão mais brilhantes que você já viu!

Olha eu aqui de novo trazendo umas coisas muitos doidas. O que você pensa quando te falam sobre espumas? Sabão, bolhas, blindagem? Bom talvez não blindagem né? Mas o objetivo é que no final desse texto se você for fazer um jogo de guerra hi-tec você bote um colete a prova de balas feito de espumas de aço (que especifico né?).

Uma coisa que nós já precisamos definir aqui é: o que é uma espuma? Bom basicamente espuma é a forma do material, não uma propriedade do material em si. Um detergente não “faz” espuma, ele fica na forma de espuma. E qual é a forma da espuma? Dentro da engenharia de materiais, é costume chamar de espuma, todo formato que possua um alto grau de porosidade, não existe um consenso sobre o limite entre simplesmente um material poroso (como a maioria das cerâmicas é) e uma espuma. Mas uma espuma “de engenharia” normalmente apresenta graus de porosidade na faixa de 50% ou mais.

Pode não parecer muito, mas tem muito mais ar que sabão nessa imagem

Bom, já que espuma é só uma forma, em tese dá pra botar qualquer material na forma de espuma. Mas isso seria útil? Bom, pode não parecer, mas é muito. No meu texto anterior eu falei de como um dos principais desafios da engenharia de materiais é fazer materiais cada vez mais leves e resistentes ao mesmo tempo. A danada da resistência especifica. E apesar de termos avanços significativos nesse sentido, faz bastante tempo que imaginamos outras formas de deixar apenas de fazer materiais com maior resistência especifica e começamos a tentar outras formas de reduzir o peso dos materiais que nós já temos.

É ai que vem o giro da beyblade. Em muitos casos a resistência de um componente mecânico vem muito mais das extremidades do que da porção mais interna do material, então se nós tirássemos essa porção mais interna, íamos ter um componente com a mesma resistência e mais leve, né? Essa é justamente a ideia de se fazer espumas. Para diversas aplicações, nós não precisamos de todo o volume do material. Basta que ele tenha uma geometria externa especifica que ele já aguenta bem o tranco. E qual é a justamente a forma onde ele tá cheio de vazios por dentro? Espumas!

Essa figura mostra bem que você não precisa daquele alumínio todo ali no meio.

Tá, mas como é que nós fazemos espumas metálicas? Existe um soprador de bolinhas de alumínio? Olha, de bolinhas não, mas certamente existe um soprador que faz espumas metálicas. Uma das técnicas é basicamente soprar ar pra dentro do molde de uma peça fundida e deixar a física fazer o resto. Aliás um dos “defeitos” mais comuns de peças fundidas é justamente uma elevada porosidade, então seria nada mais nada menos do que forçar uma fundição defeituosa.

Agora é que você me pergunta “mas e a blindagem? Fazer de espuma não me parece muito resistente”. E eu te digo, um colete a prova de balas não é necessariamente “resistente”. Ele consegue parar uma bala porque ele consegue dissipar a energia mecânica da bala, fazendo com que ela não tenha energia para atravessar o colete, e espumas metálicas são excelentes para absorver energia. Como elas têm muito espaço interno, elas têm muito espaço para se deformar, e essa deformação, para acontecer, precisa de energia, coisa que um projetil de arma de fogo tem de sobra. E bom isso é muito bonito na teoria, será que daria certo na prática? Não só daria, como deu. Pesquisadores fizeram uma espuma de inox (não confunda com esponja de inox) e testaram a absorção de impacto de alguns calibres de projeteis. Nos testes de laboratório ela se saiu melhor que muitas blindagens atuais.

Espumas metálicas não são só uteis para blindagens. Diversas outras aplicações estão sendo analisadas nesse exato momento. Apesar dos primeiros modelos terem sido feitos na década de 50, foi só a partir da década de 90 que houve interesse real da indústria em estudar processos de escala industrial para a produção de espumas metálicas. De lá pra cá o processos evoluíram muito, mas ainda enfrentam diversos problemas, principalmente na regularidade das estruturas. A resistência mecânica das espumas é fortemente influenciada pela forma como os poros se distribuem dentro da espuma. Poros muito agrupados podem enfraquecer muito a espuma, enquanto que muito espaçados não deixam ela tão leve quanto seria necessário. Atingir essa regularidade num nível de produção industrial ainda tem sido um problema para a maioria dos fabricantes.

As espumas metálicas muito provavelmente vão ser uma nova geração de materiais utilizados em espaçonaves, porque não só são leves e resistentes como também conseguem bloquear diversos tipos de radiação, que é um problema muito grave para qualquer permanência prolongada de um ser humano no espaço. Então da próxima vez que você for comprar um travesseiro de espuma da NASA, seria bom dar uma conferida se essa espuma é metálica ou polimérica.

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