Materiais que encolhem quando aquecido

Publicado em 10/02/2012

clique para ampliar Foto: the engineering economist

Uma nova pesquisa é uma promessa para aplicações que vão desde componentes de alta precisão ótica a obturações dentárias.

Uma das razões da experiência de pessoas que possuem obturação de dente é a expansão da obturação a um ritmo diferente do dente original, quando, por exemplo, tomar uma bebida quente. Ao contrário da intuição, no entanto, nem todos os materiais se expandem quando aquecidos, alguns contraem na verdade. Uma pesquisa recente sobre os materiais chamados "expansão térmica negativa" (NTE) levou à descoberta de ligas que apresentam inesperadamente grande contração térmica.

Controlar a expansão térmica dos compósitos é importante para a produção de circuitos eletrônicos em escala nanométrica, bem como a geração de células combustíveis e dispositivos termoelétricos. A capacidade de combinar materiais NTE  dos materiais normais, que se expandem com o aquecimento, garante uma redução na expansão térmica de um material composto, algo que as pessoas com obturações dentárias apreciariam. Um exemplo de tal composto é um Invar, uma liga de ferro-níquel com um coeficiente de excepcionalmente baixa de expansão térmica. Como resultado, é usado onde a estabilidade dimensional elevada é necessária, como instrumentos de precisão, relógios medidores sísmicos ou fluência.

Koshi Takenaka do Departamento de Ciência dos Materiais Cristalinos, Universidade de Nagoya no Japão trabalha com materiais NTE para aplicações práticas. Na última edição da Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados, ele resume os mecanismos físicos que regem NTE com ênfase em recentes desenvolvimentos.

Takenaka observa que, "os materiais NTE irão expandir a nossa capacidade de controle da expansão térmica, abrindo um novo paradigma da ciência dos materiais e da tecnologia de compósitos térmico ajustáveis". Um desafio frente ao cientista é que a adição de materiais NTE a compósitos leva a instabilidades indesejáveis ??nas interfaces. Novos métodos para produzir interfaces estáveis ??entre o material e o compósito NTE são de extrema importância. Todavia, os materiais chamado "um componente", como anti perovskitas de manganês, vanadatos de zircônio, e tungstatos de háfnio, apresentando expansão térmica desprezível oferecendo um caminho promissor para alcançar esta meta.

Fonte: the engineering economist