Cientistas criam material 4 vezes mais forte que o aço e mais leve também

Cientistas criaram um material bem mais leve e mais forte que o aço utilizando dois blocos de construção improváveis: vidro e ADN (ácido desoxirribonucleico)

E a criação, divulgada nas revistas especializadas Cell Reports e ScieTechDainy se deu porque um dos cientistas é apaixonado pelo super-herói Homem de Ferro.

“Sou um grande fã dos filmes do Homem de Ferro […] Sempre me perguntei como criar uma armadura melhor para o Homem de Ferro. Deve ser muito leve para ele voar mais rápido. Deve ser muito forte para protegê-lo dos ataques dos inimigos”,  contou o cientista de nanomateriais Oleg Gang.

5 vezes mais leve e 4 vezes mais forte

O resultado surpreendeu os próprios cientistas envolvidos.

“Nosso novo material é cinco vezes mais leve, mas quatro vezes mais resistente que o aço […] Para a densidade dada, o nosso material é o mais forte conhecido”, disse Seok-Woo Lee, da Universidade de Connecticut, que fez parceria com colegas da Universidade de Columbia e do Laboratório Nacional de Brookhaven.

As técnicas metalúrgicas atingiram um limite nos últimos anos, até que os nanomateriais desencadearam oportunidades criativas.

Alguns metais, como o titânio, são mais fortes e mais leves que o ferro. Certas ligas são ainda mais fortes – permitindo armaduras leves, melhores dispositivos médicos e carros e aviões mais seguros e rápidos.

Mas os colegas contaram à revista Cell Reports Physical Science que, ao construir uma estrutura a partir de DNA e depois revesti-la com vidro, criaram um material muito forte com densidade muito baixa.

Por que o vidro?

O vidro pode parecer uma escolha surpreendente, pois quebra facilmente. No entanto, o vidro geralmente quebra devido a uma falha – como uma rachadura, um arranhão ou falta de átomos – em sua estrutura.

Um centímetro cúbico de vidro impecável pode suportar 10 toneladas de pressão, mais de três vezes a pressão que implodiu o submersível Oceangate Titan perto do Titanic neste verão.

Segundo a UCONN News, é muito difícil criar um grande pedaço de vidro sem falhas. Mas os pesquisadores sabiam como fazer peças muito pequenas e perfeitas.

Desde que o vidro tenha menos de um micrómetro de espessura, é quase sempre perfeito. E como a densidade do vidro é muito menor que a dos metais e da cerâmica, quaisquer estruturas feitas de vidro nanométrico impecável devem ser fortes e leves.

Como conseguiram

A equipe criou uma estrutura de DNA automontável. Quase como Magnatiles, pedaços de DNA de comprimentos e química específicos se uniram em um esqueleto do material. Imagine a estrutura de uma casa ou edifício, mas feita de DNA.

Gang e Aaron Mickelson, do Centro de Nanomateriais Funcionais de Columbia e Brookhaven, revestiram o DNA com uma camada muito fina de material semelhante a vidro, com apenas algumas centenas de átomos de espessura.

O vidro apenas cobriu os filamentos de DNA, deixando uma grande parte do volume material como espaço vazio, muito parecido com os quartos de uma casa ou edifício.

O esqueleto do DNA, como um andaime, reforçou o revestimento fino e perfeito do vidro, tornando o material muito forte – com os vazios compreendendo a maior parte do volume do material, tornou-se leve.

Como resultado, a estrutura da nanorede de vidro criou uma combinação de resistência e leveza que nunca foi alcançada antes.

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Oportunidades para a engenharia

Woo Lee acredita que a nanoarquitetura de origami de DNA abrirá um novo caminho para criar materiais mais leves e mais fortes que nunca imaginamos antes.

“A capacidade de criar nanomateriais de estrutura 3D projetados usando DNA e mineralizá-los abre enormes oportunidades para a engenharia de propriedades mecânicas.” Gang explicou em um comunicado da UConn News.

Novos estudos

Agora a equipe está trabalhando com a mesma estrutura de DNA, mas substituindo o vidro por cerâmicas de metal duro ainda mais fortes.

Eles planejam experimentar diferentes estruturas de DNA para ver qual torna o material mais forte.

Cientistas criam novo material cinco vezes mais leve e quatro vezes mais forte que o aço – Foto: reprodução / GNN

Com informações da Cell Reports e SciTechDaily