Criada uma mola de carbono - com vantagens em relação às molas metálicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/08/2021

Com o "tempero" adequado, as molas de carbono podem ser controladas por magnetismo.
[Imagem: GAO Huailing]

Mola de carbono

Aperte um pedaço de carvão é você o verá esfacelar-se totalmente sem que seja necessário aplicar muita força - sua compressibilidade é desprezível.

Assim, é de se imaginar que poucos pensariam em fabricar molas de carbono - molas precisam não apenas ser compressíveis, mas também apresentarem reversibilidade mecânica, voltando ao seu formato e tamanho originais.

Mas isso não fez Huai-Ling Gao e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China desistirem.

Acontece que dar extensibilidade reversível ao carbono pode dar muitos frutos, como a possibilidade de fabricar materiais inteligentes para controle de vibrações, amortecimento de ruídos, sensores de baixo custo, biocompatíveis e biodegradáveis, e muito mais.

Como não dá para construir uma mola de carbono no formato helicoidal tradicional, os pesquisadores foram buscar inspiração na deformação elástica de um arco de atirar flechas, e então desenvolveram uma microestrutura lamelar que lembra múltiplos arcos atuando juntos.

O material resolveu os problemas de fragilidade por compressão e tração dos materiais de carbono, o que fez com que a equipe o batizasse de "mola de carbono" - não é uma mola no formato tradicional, mas funciona exatamente como uma.

As molas de carbono têm tração reversível e deformação compressiva em uma ampla faixa de deformação (de -60% a 80%) e podem se recuperar totalmente. Este comportamento elástico é semelhante ao de uma mola metálica tradicional.

Estrutura lamelar da mola de carbono.
[Imagem: Huai-Ling Gao et al. - https://doi.org/10.1002/adma.202102724]

Sensor de vibração e mola magnética

Para demonstrar a capacidade de suas molas de carbono, os pesquisadores desenvolveram um sensor de tensão que consegue detectar vibrações minúsculas: O limite de detecção de deformação do sensor é de 0,5%, e a frequência máxima de vibração detectada foi de 1.000 Hz.

O sensor de vibração pode responder de forma sensível a uma variedade de padrões complexos de vibração, incluindo vibrações sísmicas simuladas, de baixa frequência.

Além disso, ao incluir nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄) na mola de carbono, os pesquisadores obtiveram uma mola de carbono magnética, que pode ser acionada por um ímã. Com base nesta mola magnética, a equipe criou um novo tipo de sensor de magnetismo, capaz de dar uma resposta estável a um pequeno campo magnético, com o limite de detecção de meros 0,4 mT.

E, como um adicional bem típico do carbono, todos os dispositivos funcionam em uma faixa de temperatura que vai de -100 ºC a 350 ºC.

A equipe agora quer testar a técnica de microestrutura lamelar para fabricar molas de outros materiais.

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