Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT, na sigla em inglês) (Alemanha) desenvolveram nova liga metálica refratária composta de cromo, molibdênio e silício.
Segundo o Interesting Engineering, uma combinação de propriedades tão poderosa e única como essa jamais foi vista nessa classe de metais, tendo potencial para equipar motores de aeronaves mais eficientes, turbinas a gás e unidades de raios-X.
Além disso, essa liga é perfeita para atuar em altas temperaturas (as quais os motores, por exemplo, enfrentam), pois sua temperatura de fusão é de incríveis 2.000 °C.
- Em geral, os engenheiros podem usar metais refratários, como tungstênio, molibdênio e crômio;
- As principais desvantagens restringem o uso de tais materiais. Como exemplo, eles são frágeis em temperatura ambiente, oxidam rapidamente e falham entre 600 °C e 700 °C quando expostos ao oxigênio;
- Por conta disso, seu uso limita-se apenas às condições de vácuo, como nos ânodos rotativos de raios-X;
- Sendo assim, os engenheiros optaram por superligas de níquel por décadas, materiais esses que são a base para componentes que atuam em alta temperatura, como as já citadas turbinas de gás.
Ao Interesting Engineering, o professor Martin Heilmaier, do Instituto de Materiais Aplicados do KIT, disse que “as superligas existentes são produzidas por diferentes elementos metálicos, incluindo alguns raros de se obter, combinando várias propriedades. Não se quebram em temperatura ambiente, são estáveis em altas temperaturas e resistentes à oxidação“.
“No entanto — e é aí que está o problema — as temperaturas de operação, ou seja, as temperaturas nas quais podem ser usados com segurança, estão na faixa de até 1.100 °C no máximo. Isso é muito baixo para explorar todo o potencial de maior eficiência em turbinas ou outras aplicações de alta temperatura. O fato é que a eficiência nos processos de combustão aumenta com a temperatura”, prosseguiu.
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Surgimento
Com isso, surgiu a nova liga de cromo, molibdênio e silício. Segundo os pesquisadores, a nova liga metálica possui “propriedades até então incomparáveis“. Sem contar que ela “oxida lentamente“, mesmo na faixa de temperatura crítica.
“Isso alimenta a visão de ser capaz de fabricar componentes adequados para temperaturas operacionais substancialmente superiores a 1.100 °C”, disse, ao TechXplore, o Dr. Alexander Kauffmann, agora professor na Universidade Ruhr de Bochum (Alemanha).
Para ele, a pesquisa pode, potencialmente, permitir “verdadeiro salto tecnológico“. Além disso, há implicações positivas para a aviação, pois, segundo Heilmaier, aumentar a temperatura em apenas 100 °C em uma turbina já reduz o consumo de combustível em 5%.
A nova liga permite que essas temperaturas operacionais sejam mais altas, beneficiando a aviação como um todo. Isso pode ser ainda mais importante, pois os aviões elétricos ainda não deverão conseguir percorrer longas distâncias nas próximas décadas.
Portanto, reduzir o consumo de combustível de aviação — que permanecerá como o padrão por tempo indeterminado — aumenta a eficiência e as metas ambientais dessa indústria.
Ainda, o desenvolvimento é de suma importância para turbinas a gás estacionárias em usinas de energia, podendo operar com menos emissões de CO₂. Mas, para que a liga metálica seja utilizada em escala industrial, ainda há muitas etapas a serem vencidas, reconhecem os autores do estudo, publicado na Nature.