Átomos podem se organizar como vidros e descoberta abre caminho para metais mais resistentes

Uma descoberta sobre o comportamento dos átomos dentro de ligas metálicas pode ajudar a ciência a desenvolver materiais com maior resistência, estabilidade e desempenho em condições extremas. Pesquisadores de universidades brasileiras e estrangeiras, incluindo a Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, demonstraram que a organização local desses átomos apresenta características semelhantes às observadas na formação dos vidros. O estudo foi publicado na revista científica Nature Communications.

Entender essa organização é importante porque a maneira como os átomos se distribuem influencia propriedades como resistência mecânica, estabilidade estrutural, corrosão, transformações de fase e comportamento dos materiais em altas temperaturas.

Mesmo em uma liga que aparenta ser completamente homogênea, os átomos não ficam necessariamente distribuídos de maneira aleatória. Em escalas extremamente pequenas, determinados tipos podem apresentar preferência por alguns vizinhos, fenômeno conhecido como ordenamento químico de curto alcance.

Átomos podem ficar presos em diferentes configurações

Durante décadas, uma das questões estudadas nessa área era entender se essa organização seguia mecanismos clássicos de equilíbrio termodinâmico ou se ocorria de maneira semelhante ao processo de formação dos vidros.

Os novos resultados apontam para a segunda possibilidade. Em vez de necessariamente alcançarem uma única configuração determinada pelo equilíbrio, os átomos podem permanecer presos em diferentes estados. O resultado depende inclusive do histórico térmico do material, como a velocidade com que foi aquecido ou resfriado.

Segundo Witor Wolf, professor do Departamento de Engenharia de Materiais da EESC e integrante do estudo, compreender esse comportamento é fundamental para o desenvolvimento de novos materiais. A pesquisa indica ainda que o fenômeno pode ser mais comum do que se imaginava e ocorrer em diferentes classes de ligas metálicas.

Descoberta pode orientar novos materiais

Conhecer melhor a forma como essas estruturas se desenvolvem permite avançar na compreensão de características que interessam diretamente à engenharia de materiais. Entre elas estão resistência, estabilidade e capacidade de suportar diferentes condições de uso.

A pesquisa foi liderada por cientistas da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e reuniu pesquisadores da USP, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Texas A&M University, Air Force Research Laboratory e Wuhan University of Technology.

Os resultados foram apresentados no artigo científico On the Nature of Chemical Short-Range Order Evolution, publicado na Nature Communications, ampliando as evidências sobre um comportamento atômico que pode contribuir para futuras pesquisas voltadas ao desenvolvimento e aprimoramento de ligas metálicas.