Ligas metálicas com memória de forma – Nitinol

                Materiais falham a todo o momento: por envelhecimento, desgaste, fadiga ou outros fatores.  Assim, é necessária a ação humana para repará-los, substituí-los ou agir preventivamente para evitar que o componente se torne inutilizável. Imaginem, porém, como nossas vidas, tanto pessoal como profissional, seriam simplificadas se os materiais fossem auto reparáveis e não precisássemos fazer monitoramento, substituições ou reparos preventivos para evitar falhas, tampouco restaurá-lo ou trocá-lo em caso de danos. Construções seriam mais seguras, carros batidos não precisariam ser arrumados em oficinas e aviões não precisariam passar por um monitoramento tão rigoroso de trincas. Pensando em tudo isso, pesquisadores do mundo todo começaram estudos sobre materiais auto reparáveis a partir da década de 50. Um desses materiais será apresentado agora: as ligas metálicas com memória de forma, também conhecidas como LMF ou, do inglês, SMA (Shape-Memory Alloy).

                Por definição, as ligas metálicas com memória de forma são materiais que têm a capacidade de recuperar a sua forma, quando aquecidos, depois de severamente deformados. Além disso, outra característica importante é a capacidade de suportar deformações, sem se romperem, consideravelmente maiores do que as ligas convencionais (elas suportam até 8% de deformação, enquanto o aço convencional suporta até 0,2% apenas). Embora essas ligas possam ser feitas a partir de outros compostos, as fabricadas por níquel e titânio são as mais comuns, devido, principalmente, à sua estabilidade, praticidade e desempenho termomecânico. Estas, por sua vez, são denominadas nitinol, e suas principais propriedades são efeito térmico de memória e superelasticidade.

                Antes de falar sobre suas propriedades, devemos conhecer as duas fases que o nitinol possui quando se apresenta no estado sólido. A primeira delas é a fase austenita, a qual tem como características alta temperatura, dureza elevada e estrutura de cristal cúbico. A fase martensita é a fase de baixa temperatura, flexível e facilmente deformável e com pouca simetria. Essas fases se alteram a medida que a liga é aquecida, resfriada e deformada.

                A imagem a seguir auxilia no entendimento do efeito térmico de memória:

1

  1. Por resfriamento, a austenita que constitui o material transforma-se em martensita;
  2. Por aplicação de uma deformação, o material assume uma nova forma;
  3. Por aquecimento, o material recupera a forma original, em consequência da transformação reversível da martensita em austenita.

                Curioso, não?! Mas você deve estar se perguntando: por que isso acontece? Existem três principais justificativas para esse evento ocorrer, a saber: primeiro, as ligações atômicas não são quebradas durante as mudanças de fase; segundo, esse tipo de deformação é conhecida como twinning e consiste no rearranjo dos planos atômicos sem causar desvio ou deformação permanente; e, por último, a transformação é reversível e instantânea em ambas direções.

                A elasticidade pode ser definida como a capacidade do material de sofrer grandes deformações quando submetido a um carregamento e retornar ao seu estado original com o alívio da carga. No caso do nitinol, esse efeito é mais intenso e, por isso, dizemos que ele é superelástico. Vale ressaltar que essa transformação não acontece com mudança de temperatura e é de origem mecânica, diferentemente do efeito térmico de memória. Um esquema sobre essa característica é apresentado a seguir:

2

                Agora vamos falar um pouco das aplicações do nitinol na construção civil, que é o nosso interesse. Dispositivos construídos de SMA têm alta capacidade de dissipar energia e, por isso, é interessante seu uso como atenuadores de vibrações em lugares que ocorrem processos de carregamento-descarregamento constantemente. Nesse caso, quando uma excitação inesperada causar excesso de vibração, mais energia será dissipada e a vibração será atenuada. Além disso, as ligas também mostram-se eficientes em locais com incidência de terremoto: por suportarem maior deformação, conseguem sustentar a estrutura durante o abalo sem que esta entre em colapso e, caso seja evidenciada alguma deformidade, o efeito térmico de memória pode fazê-la voltar à forma original.

              Percebemos, portanto, que o nitinol possui uma vasta aplicação no ramo da engenharia civil, e mostra-se como uma boa opção para diversos problemas de difícil solução, como: construção de edifícios em locais que sofrem ação de terremoto, edifícios altos o suficientes para sofrerem forte ação de ventos e pontes com vibrações constantes. Assim, cabe aos engenheiros não se limitarem apenas ao tradicional, mas buscarem sempre novas tecnologias antes da elaboração de um projeto, a fim de otimizá-lo e, ao mesmo tempo, torná-lo mais seguro.

Anúncios

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Foto do Google

Você está comentando utilizando sua conta Google. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s