Pesquisadores de Berkeley, Oxford e instituições parceiras relatam na Nature que duas ligas de nióbio e titânio resistiram à fratura a 20 kelvin por meio de maclagem em nanoescala, pista para materiais de frio extremo.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia em Berkeley, do Lawrence Berkeley National Laboratory e da Universidade de Oxford relatam que duas ligas metálicas experimentais se mantiveram notavelmente tolerantes a danos a 20 kelvin, ou -253 °C (-424 °F), temperatura em que metais comparáveis normalmente se tornam frágeis. O estudo, publicado em 14 de outubro na Nature, trata dos metais cúbicos de corpo centrado, uma família que inclui ferro, tungstênio e cromo e é conhecida pela transição de dúctil para frágil no frio extremo. Segundo a equipe, nenhuma das duas ligas, ambas de nióbio e titânio, mostrou mudança mensurável para comportamento frágil na temperatura mais baixa testada.

Os pesquisadores atribuem o resultado a uma forma diferente de lidar com a tensão. Em geral, esses metais se deformam pelo movimento de defeitos cristalinos chamados discordâncias, mas elas se movem com mais dificuldade quando a temperatura cai, de modo que uma pequena trinca pode se propagar e causar fratura. Nas novas ligas, a equipe observou maclagem em nanoescala, em que pequenas regiões do cristal se reorganizam em padrões espelhados, junto com uma mudança localizada na estrutura cristalina. Quando essas regiões chegam aos contornos entre cristais vizinhos, concentram tensão e geram novas discordâncias, dando ao metal outros caminhos para se deformar em vez de rachar. Os experimentos usaram resfriamento com hélio e um feixe de nêutrons na ISIS Neutron and Muon Source, em Oxfordshire, enquanto as amostras eram esticadas, seguidos de microscopia eletrônica, análise por sonda atômica e modelagem computacional.

Os autores argumentam que o resultado muda a forma de entender a fragilidade desses metais: a capacidade de criar novas discordâncias nas interfaces pode importar tanto quanto a facilidade de movimento das existentes. Sugerem que isso abre um caminho para projetar metais estruturais para condições criogênicas, com possível relevância para sistemas de energia, transporte e aeroespacial. Os resultados vêm de testes de laboratório com duas ligas experimentais, e este relato se baseia em um comunicado universitário distribuído pelo ScienceDaily, não em uma leitura independente do artigo; ainda não está claro com que facilidade a abordagem poderá ser levada a materiais comerciais.