Material magnético feito misturando materiais não magnéticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/03/2022

Esta é a impressora 3D usada para fabricar o material com gradiente ferromagnético.
[Imagem: Oleg Dubinin et al. - 10.1016/j.jmatprotec.2021.117393]

Gradiente magnético

Pesquisadores usaram uma impressora 3D para fundir dois materiais não magnéticos e criar uma liga que não apenas é magnética, mas também cuja composição que muda continuamente de uma região da amostra para outra - um gradiente magnético.

Ou seja, apesar da natureza não magnética dos dois materiais constituintes, a liga final apresenta propriedades magnéticas, e, graças à versatilidade da impressão 3D, o magnetismo pode ir de zero em uma extremidade do material até a intensidade máxima na outra extremidade.

Oleg Dubinin e seus colegas do Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo, na Rússia, começaram superando uma das principais limitações da impressão 3D, que tende a usar um material ou uma mistura homogênea em todo o item produzido. Variando a composição do objeto final de uma parte para outra, ele pode ser dotado de propriedades que mudam continuamente.

Um exemplo seria uma barra feita de uma liga de dois metais cuja proporção muda de 100% do metal A para 50/50 e então para 100% do metal B.

Desde que os metais se misturem bem, sem dar origem a defeitos, as propriedades de gradiente da haste - e não apenas as magnéticas - podem ser tecnologicamente úteis, por exemplo, para rotores de motores, fitas para codificadores magnéticos ou transformadores.

As propriedades magnéticas do material mudam continuamente.
[Imagem: Oleg Dubinin et al. - 10.1016/j.jmatprotec.2021.117393]

Ímã macio

A liga fabricada pela equipe foi formada por dois componentes, cada um originalmente também uma liga metálica: Bronze de alumínio (cobre, alumínio e ferro) e aço inoxidável de grau marítimo (principalmente ferro, cromo e níquel). Ambas são tecnicamente conhecidas como paramagnéticas, ou "não magnéticas" em termos leigos - ou seja, elas não aderem a um ímã.

No entanto, quando elas são misturadas em proporções iguais, a liga resultante acaba sendo o que se conhece como um ferromagneto macio, ou seja, ele é atraído por ferroímãs duros, como os ímãs de geladeira, mas não se torna um ímã "verdadeiro".

"A liga resultante apresentou propriedades ferromagnéticas em um grau que dependia da proporção entre os dois materiais constituintes," contou Dubinin. "Nosso estudo também fornece uma explicação teórica do surgimento de propriedades ferromagnéticas na liga em termos de sua estrutura atômica: Enquanto os dois materiais iniciais têm uma estrutura cristalina cúbica de face centrada, sua combinação resulta em uma estrutura cúbica de corpo centrado."

No primeiro caso - estrutura cúbica de face centrada - os átomos de metal ficam nos cantos de cubos imaginários e em suas faces. No segundo caso - estrutura cúbica de corpo centrado -, há átomos de metal nos centros dos cubos, em vez de em suas faces. É este segundo arranjo que confere ao material suas propriedades ferromagnéticas.

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