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2004 |
AGOSTO - CARROS MAIS LEVES
Mecânica Quântica
ajuda a projetar melhores ligas metálicas
Ligas metálicas, como aquelas feitas
à base de alumínio e magnésio, têm
um grande potencial para reduzir o peso de carros e caminhões
sem comprometer a segurança. Entretanto, a ciência
ainda não entende totalmente a física básica
dessas ligas, o que leva os projetistas a ter que "chutar"
parâmetros que serão utilizados em modelos
estruturais de testes.
Agora pesquisadores do laboratório norte-americano
NREL (National Renewable Energy Laboratory) desenvolveram
uma nova técnica computacional capaz de calcular
as propriedades termodinâmicas de ligas com grande
precisão. Os cálculos poderão permitir
a criação de novas classes de ligas metálicas,
projetadas em computador antes de serem feitas em laboratórios.
Os dados calculados, chamados de "primeiros-princípios",
são informações puras de mecânica
quântica e exigem enorme poder computacional. Desta
forma, mesmo nos computadores mais rápidos, o tamanho
do sistema que pode ser calculado pelo enfoque dos primeiros-princípios
é limitado pelos recursos de processamento disponíveis.
Isto exige métodos de extrapolação
para tratar problemas termodinâmicos em ligas.
O novo sistema permite que essa extrapolação
seja feita com muito maior precisão e em maior amplitude.
Os pesquisadores apresentaram um cálculo que envolve
mais de 200.000 átomos, o que representa um incremento
entre 20 e 50 vezes em relação ao que era
possível até hoje. A precisão chega
a 200 Å, mas os cientistas acreditam que, com melhoramentos
adicionais, poderão chegar a 1000 Å, o que
significaria a possibilidade de se fazer modelagens microestruturais
com abordagens inteiramente atomísticas.
Batizado de LEGO ("Linear Expansion in Geometric Objects"),
o sistema já foi utilizado para analisar processos
de endurecimento de ligas Al-Cu (alumínio e cobre)
e Al-Zn (alumínio e zinco). A foto mostra a estrutura
em escala atômica de um precipitado de cobre em uma
liga diluída de Al-Cu, capaz de aumentar sensivelmente
a resistência do alumínio.
Novo método de produção gera
ligas de alumínio mais resistentes - Cientistas
australianos dos laboratórios CSIRO descobriram um
novo processo que poderá permitir que carros e aviões
construídos em alumínio tornem-se mais resistentes
quanto mais ficarem expostos ao sol.
O Dr. Roger Lumley explica que o novo processo envolve
a cura do alumínio - o endurecimento ao longo de
um período de tempo - até um ponto em que
o processo pode ser completado apenas com a exposição
do metal à luz do sol. A dispensa dos fornos deverá
também representar uma diminuição no
custo de produção do material.
"Nós descobrimos no curso desta pesquisa que,
se o processo de alta temperatura utilizado para reforçar
componentes de alumínio, tais como fundidos ou partes
de motores de automóveis, for interrompido, e o material
passar por um processo secundário de cura a temperatura
ambiente, o material se torna 20 por cento mais rígido,"
explica o Dr. Lumley.
Ao mesmo tempo, o ponto de "energia total para ruptura"
pode ser elevado dramaticamente, num incremento de até
800 por cento, resultando em veículos mais seguros,
com zonas de deformação capazes de absorver
mais energia.
Os tratamentos térmicos atuais possuem faixas de
tempo para a cura de ligas de alumínio. Por exemplo,
o tratamento mais comum, que resulta nas ligas mais resistentes,
é chamado de T6. Para atingir as propriedades mecânicas
exigidas para aplicações estruturais, uma
liga de alumínio T6 deve passar de 6 a 8 horas sob
uma temperatura entre 150 e 170º C.
O novo processo de tratamento desenvolvido pelos cientistas
australianos reduz esse tempo de cura a alta temperatura
para apenas uma hora. O processo de cura se completa com
a exposição da peça ao sol, podendo
ser feita inclusive após a pintura do material. Embora
a uma taxa menor, o ganho de resistência continuará
por toda a vida útil do veículo.
Inovação Tecnológica
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