Compreender como os átomos se organizam em ligas metálicas é uma tarefa fundamental para o desenvolvimento de novos materiais, uma vez que essa organização influencia diversos fatores, como a transformação de fases, além de propriedades importantes, como resistência mecânica, estabilidade estrutural, resistência à corrosão e comportamento em altas temperaturas. Foi com esse objetivo que pesquisadores de diversas universidades, incluindo a Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, estudaram a distribuição dos átomos e demonstraram que sua disposição não segue um modelo definido pelo equilíbrio termodinâmico, mas apresenta um arranjo similar à formação e estrutura dos vidros.
A pesquisa indica que esse tipo de organização local dos átomos pode ocorrer em diversas ligas metálicas, o que contribuirá com os estudos para aprimorar esses materiais. Os resultados do trabalho são apresentados no artigo On the Nature of Chemical Short-Range Order Evolution, publicado no periódico científico Nature Communications.
“Mesmo em materiais metálicos aparentemente homogêneos, os átomos não estão distribuídos de maneira totalmente aleatória”, explica Witor Wolf, professor do Departamento de Engenharia de Materiais da EESC e um dos participantes do estudo. “Em escalas extremamente pequenas, alguns tipos de átomos tendem a mostrar preferência para se agrupar a ‘vizinhos mais próximos’. Esse fenômeno é conhecido como ordenamento químico de curto alcance.”
“Durante décadas, não se tinha de forma clara se essa organização atômica era controlada por mecanismos termodinâmicos clássicos, semelhantes aos que explicam diversas transformações de fase nos materiais ou se era um fenômeno de arraste cinético, similar ao que ocorre na formação dos vidros”, afirma o professor. “Os resultados dessa pesquisa ajudam a esclarecer melhor essa antiga questão.”
Organização local
A pesquisa demonstrou que a organização local dos átomos não ocorre por meio de uma transição termodinâmica clássica, mas se comporta como um fenômeno de aprisionamento cinético, semelhante ao observado na formação dos vidros. “Em outras palavras, os átomos não atingem necessariamente uma configuração única e determinada pelo equilíbrio termodinâmico”, descreve Wolf. “Eles podem ficar ‘presos’ em diferentes estados, dependendo do histórico térmico do material, como a velocidade de aquecimento e resfriamento. A compreensão acerca dessa organização é fundamental para o desenvolvimento de novos materiais.”
Os resultados sugerem que esse comportamento dos átomos pode ser muito mais comum do que se imaginava, podendo ocorrer em diferentes classes de ligas metálicas. Para o professor da EESC, a publicação dos resultados em tão importante publicação representa o reconhecimento internacional da relevância científica da pesquisa e amplia significativamente a visibilidade do trabalho, permitindo que os resultados alcancem pesquisadores de diferentes áreas e instituições ao redor do mundo.
“Especialmente para a EESC, a participação no estudo reforça sua inserção em redes internacionais de colaboração científica e sua contribuição para pesquisas de alto impacto”, destaca Wolf. “Esse tipo de parceria entre instituições é essencial para o desenvolvimento de pesquisas capazes de reunir conhecimentos complementares e alcançar resultados de grande impacto internacional.”
O trabalho foi desenvolvido por uma equipe internacional liderada por pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e com participação de pesquisadores da USP, do Massachusetts Institute of Technology (MIT), da Texas A&M University, da Air Force Research Laboratory e da Wuhan University of Technology. “A publicação demonstra como a colaboração entre pesquisadores e instituições pode gerar descobertas capazes de modificar conceitos consolidados na ciência dos materiais e contribuir para o avanço do conhecimento”, conclui Wolf.
Matéria: Dennis Danna | Jornal da USP.
