Uma equipe de pesquisadores do MIT criou, na semana passada, um material que consegue ser até 10 vezes mais resistente que o aço e tem apenas 5% de sua densidade. O material foi criado usando flocos comprimidos e fundidos de grafeno, uma estrutura bidimensional de átomos de carbono.

O grafeno, em sua forma bidimensional, é composto por uma única camada de átomos de carbono organizados em “hexágonos”. Nessa forma, ele é considerado o material mais resistente que existe. No entanto, é muito difícil manter essa propriedade ao criar estruturas tridimensionais de grafeno. Foi justamente isso que os pesquisadores do MIT conseguiram fazer.

Além do novo material, eles também criaram um modelo matemático que consegue prever o comportamento de estruturas ao sofrer pressão. O modelo é capaz de avaliar o comportamento de cada átomo individual da estrutura, o que permite estudos muito mais aprofundados de resistência dos materiais. O vídeo abaixo mostra as novidades:

Tamanho não é documento

Usando calor e pressão, a equipe conseguiu fazer pequenos flocos de grafeno se unirem numa estrutura 3D. Essa estrutura recebeu uma forma incomum, cheia de “furos”, semelhante a corais ou esponjas. A principal característica dessa forma é que ela tem uma área superficial muito superior ao seu volume, o que é em parte responsável pela sua resistência.

Em seguida, a equipe colocou duas estruturas diferentes feitas do mesmo material sob situações semelhantes de tensão. Como pode ser visto no vídeo acima, uma delas tinha bordas mais grossas e a outra, bordas mais finas. A de bordas mais finas, porém, foi a mais resistente: enquanto a de bordas grossas aguentou a pressão até certo ponto e, em seguida, despedaçou-se, a mais fina aguentou por mais tempo e, em seguida, começou a se desfazer lentamente.

Segundo os pesquisadores, isso se deve à dissipação da pressão sobre a estrutura. As paredes mais finas permitem que a estrutura se deforme lentamente, dissipando melhor a pressão. A de paredes mais grossas, por sua vez, não consegue dissipar bem a pressão que lhe é aplicada, e por isso armazena essa pressão até o seu limite. Ao atingir esse ponto, ela estoura.

Não é força, é jeitinho

Apesar de o material em si ser extremamente útil, os pesquisadores do MIT acreditam que o formato que eles descobriram é tão valioso quanto o material. Isso porque outros materiais poderiam ser moldados nessa mesma estrutura para adquirir ainda mais resistência e durabilidade com menos massa. Nas palavras de Markus Buehler, o diretor do departamento de engenharia civil e ambiental do MIT, “você pode substituir o material em si por qualquer coisa. A geometria é o fator dominante”. 

Também seria possível criar estruturas de grafeno nesse formato de outra maneira. Uma possibilidade, segundo os pesquisadores, seria criar essa estrutura com um material qualquer, revesti-lo de grafeno e então retirar o material por um processo químico ou físico. O modelo computacional criado pelos pesquisadores pode auxiliar nesse processo.

Materiais desse tipo poderão, então, ser usados em uma série de aplicações. A mais óbvia delas é a construção civil, mais especificamente a elaboração de estruturas mais leves e resistentes para pontes e edifícios. Como a estrutura é cheia de furinhos, porém, ela também poderia ser usada para filtragem de água ou processamento de compostos químicos.