{"id":148918,"date":"2020-06-23T16:21:14","date_gmt":"2020-06-23T18:21:14","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=148918"},"modified":"2020-06-23T16:21:14","modified_gmt":"2020-06-23T18:21:14","slug":"material-amorfo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/fisica\/material-amorfo","title":{"rendered":"Material Amorfo"},"content":{"rendered":"

Defini\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

Os\u00a0metais amorfos\u00a0<\/strong>s\u00e3o geralmente estrutural e quimicamente homog\u00eaneos, o que lhes confere propriedades isotr\u00f3picas atraentes para muitas aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

Um\u00a0metal amorfo\u00a0\u00e9 um material s\u00f3lido de liga met\u00e1lica que exibe uma estrutura incomum de escala at\u00f4mica em compara\u00e7\u00e3o com todos os outros metais.<\/p>\n

A maioria dos metais \u00e9 cristalina em seu estado s\u00f3lido. Seus \u00e1tomos s\u00e3o organizados em um estado altamente ordenado. Os metais amorfos, por outro lado, t\u00eam um arranjo desordenado de \u00e1tomos e n\u00e3o s\u00e3o cristalinos com uma estrutura semelhante ao vidro.<\/p>\n

A primeira produ\u00e7\u00e3o bem-sucedida de um\u00a0metal amorfo\u00a0(tamb\u00e9m conhecido como vidro met\u00e1lico) ocorreu na Caltech em 1960.<\/p>\n

Essa liga exclusiva de forma\u00e7\u00e3o de vidro foi resfriada extremamente rapidamente para evitar a cristaliza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

As primeiras aplica\u00e7\u00f5es da liga foram limitadas a fios, folhas e fitas de metal porque materiais mais espessos n\u00e3o puderam ser resfriados com rapidez suficiente para alcan\u00e7ar a estrutura n\u00e3o-cristalina desejada.<\/p>\n

Na d\u00e9cada de 1990, novas\u00a0ligas amorfas\u00a0estavam sendo desenvolvidas a uma taxa de resfriamento muito mais baixa, usando m\u00e9todos de fundi\u00e7\u00e3o simples em moldes met\u00e1licos.<\/p>\n

Este procedimento abriu as portas para uma ampla variedade de usos industriais de metais amorfos.<\/p>\n

O que \u00e9 metal amorfo?<\/strong><\/p>\n

Um\u00a0metal amorfo\u00a0\u00e9 um metal com uma estrutura at\u00f4mica desordenada, em contraste com a maioria dos metais, que possuem uma estrutura regular.<\/p>\n

Essas subst\u00e2ncias tamb\u00e9m s\u00e3o chamadas de\u00a0vidros met\u00e1licos, porque uma maneira de fabricar metais amorfos \u00e9 semelhante ao procedimento para fabricar vidro, mas usando metal em vez de s\u00edlica.<\/p>\n

Estudos indicam que os\u00a0metais amorfos\u00a0podem ser mais que o dobro da resist\u00eancia do metal normal e s\u00e3o ideais para armaduras militares, pesando o mesmo que o metal comum.<\/p>\n

Devido \u00e0 estrutura desordenada do material, ele tamb\u00e9m \u00e9 mais resistente \u00e0 corros\u00e3o e ao desgaste.<\/p>\n

Os\u00a0metais amorfos\u00a0foram criados pela primeira vez na Caltech por Pol Duwez em 1957. Duwez criou o metal amorfo resfriando uma liga (Au0.80<\/sub>Si0.20<\/sub>) de um estado l\u00edquido em menos de uma fra\u00e7\u00e3o de segundo.<\/p>\n

A taxa de resfriamento tinha que exceder um milh\u00e3o de graus Kelvin por segundo; portanto, o resfriamento do metal do estado l\u00edquido para o estado s\u00f3lido precisava ocorrer em milissegundos.<\/p>\n

O resfriamento rapidamente impediu que o metal se cristalizasse como um metal t\u00edpico, fornecendo sua estrutura amorfa \u00fanica.<\/p>\n

No in\u00edcio, as formas de metal amorfo eram limitadas, consistindo principalmente de fitas finas, folhas e fios. Essas restri\u00e7\u00f5es foram impostas pela necessidade de uma taxa de resfriamento r\u00e1pida.<\/p>\n

O\u00a0metal amorfo\u00a0adequado para comercializa\u00e7\u00e3o foi fabricado pela primeira vez em 1976 por C. Graham e H. Liebermann.<\/p>\n

Eles usaram uma roda girat\u00f3ria super-resfriada para criar grandes quantidades de metal amorfo adequado para transformadores de distribui\u00e7\u00e3o de energia de baixa perda, comercializados sob o nome Metglas.<\/p>\n

O\u00a0metal amorfo\u00a0pode ser rapidamente magnetizado e desmagnetizado, resultando em economia de energia quando usado em transformadores na rede el\u00e9trica. 70 a 80% menos energia \u00e9 consumida por transformadores de metal amorfo, reduzindo as emiss\u00f5es de CO2<\/sub>\u00a0e economizando energia.<\/p>\n

Hoje, os transformadores de metal amorfo s\u00e3o amplamente utilizados na \u00cdndia e na China, onde foram utilizados para reduzir com sucesso as emiss\u00f5es de gases de efeito estufa.<\/p>\n

Ao longo dos anos 80, cientistas de materiais experimentaram ligas diferentes, para diminuir a taxa de resfriamento necess\u00e1ria para a cria\u00e7\u00e3o de\u00a0metais amorfos.<\/p>\n

Eles conseguiram reduzir a taxa de resfriamento cr\u00edtico de centenas de Kelvins por segundo para apenas um Kelvin por segundo, tornando a fabrica\u00e7\u00e3o de vidros met\u00e1licos a granel mais vi\u00e1vel.<\/p>\n

Em 2004, os pesquisadores conseguiram o a\u00e7o amorfo a granel, abrindo caminho para uma comercializa\u00e7\u00e3o mais ampla do material.<\/p>\n

Hist\u00f3ria<\/strong><\/p>\n

O primeiro vidro met\u00e1lico foi uma liga (Au0.80<\/sub>Si0.20<\/sub>), produzida na Caltech por Pol Duwez em 1957.<\/p>\n

Esta e outras ligas precoces tiveram que ser resfriadas extremamente rapidamente (da ordem de um megakelvin por segundo para evitar a cristaliza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Uma conseq\u00fc\u00eancia importante disso foi que os vidros met\u00e1licos s\u00f3 podiam ser produzidos em um n\u00famero limitado de formas (normalmente fitas, folhas ou fios), nas quais uma dimens\u00e3o era pequena, de modo que o calor pudesse ser extra\u00eddo com rapidez suficiente para atingir a taxa de resfriamento necess\u00e1ria.<\/p>\n

Como resultado, as amostras de vidro met\u00e1lico (com algumas exce\u00e7\u00f5es) foram limitadas a espessuras inferiores a cem micr\u00f4metros.<\/p>\n

Em 1969, uma liga de 77,5% de pal\u00e1dio, 6% de cobre e 16,5% de sil\u00edcio apresentou uma taxa cr\u00edtica de resfriamento entre -173 \u00b0C a 726 \u00b0C.<\/p>\n

Em 1976, H. Liebermann e C. Graham desenvolveram um novo m\u00e9todo de fabrica\u00e7\u00e3o de fitas finas de metal amorfo em uma roda de giro r\u00e1pido super-resfriada. Era uma liga de ferro, n\u00edquel, f\u00f3sforo e boro.<\/p>\n

O material, conhecido como Metglas, foi comercializado no in\u00edcio dos anos 80 e usado para transformadores de distribui\u00e7\u00e3o de energia de baixa perda (transformador de metal amorfo). Metglas-2605 \u00e9 composto por 80% de ferro e 20% de boro, possui temperatura Curie de 373 \u00b0C e magnetiza\u00e7\u00e3o de satura\u00e7\u00e3o \u00e0 temperatura ambiente de 125,7 militeslas.<\/p>\n

No in\u00edcio dos anos 80, lingotes v\u00edtreos com 5 mm de di\u00e2metro foram produzidos a partir da liga de 55% de pal\u00e1dio, 22,5% de chumbo e 22,5% de antim\u00f4nio, por ataque de superf\u00edcie seguido por ciclos de aquecimento-resfriamento. Usando o fluxo de \u00f3xido de boro, a espessura alcan\u00e7\u00e1vel foi aumentada para um cent\u00edmetro.<\/p>\n

A pesquisa na Universidade Tohoku e Caltech produziu ligas multicomponentes baseadas em lant\u00e2nio, magn\u00e9sio, zirc\u00f4nio, pal\u00e1dio, ferro, cobre e tit\u00e2nio, com taxa de resfriamento cr\u00edtica entre -272,15 \u00b0C a -173 \u00b0C, compar\u00e1vel aos vidros de \u00f3xido.<\/p>\n

Em 1988, as ligas de lant\u00e2nio, alum\u00ednio e min\u00e9rio de cobre foram altamente formadoras de vidro.<\/p>\n

Nos anos 90, no entanto, novas ligas foram desenvolvidas, formando vidros com taxas de resfriamento t\u00e3o baixas quanto um kelvin por segundo.<\/p>\n

Essas taxas de resfriamento podem ser alcan\u00e7adas atrav\u00e9s de fundi\u00e7\u00e3o simples em moldes met\u00e1licos. Essas ligas amorfas “a granel” podem ser fundidas em partes de v\u00e1rios cent\u00edmetros de espessura (a espessura m\u00e1xima dependendo da liga), mantendo uma estrutura amorfa.<\/p>\n

As melhores ligas formadoras de vidro s\u00e3o baseadas em zirc\u00f4nio e pal\u00e1dio, mas tamb\u00e9m s\u00e3o conhecidas ligas \u00e0 base de ferro, tit\u00e2nio, cobre, magn\u00e9sio e outros metais.<\/p>\n

Muitas ligas amorfas s\u00e3o formadas pela explora\u00e7\u00e3o de um fen\u00f4meno chamado efeito “confus\u00e3o”. Tais ligas cont\u00eam tantos elementos diferentes (geralmente uma d\u00fazia ou mais) que, ao resfriar a taxas suficientemente r\u00e1pidas, os \u00e1tomos constituintes simplesmente n\u00e3o conseguem se coordenar no estado cristalino de equil\u00edbrio antes que sua mobilidade seja interrompida. Dessa maneira, o estado aleat\u00f3rio e desordenado dos \u00e1tomos \u00e9 “bloqueado”.<\/p>\n

Em 1992, a primeira liga amorfa comercial, Vitreloy 1 (41,2% Zr, 13,8% Ti, 12,5% Cu, 10% Ni e 22,5% Be), foi desenvolvida na Caltech, como parte do Departamento de Energia e da NASA. novos materiais aeroespaciais.<\/p>\n

Em 2004, dois grupos conseguiram produzir a\u00e7o amorfo a granel, um no Laborat\u00f3rio Nacional de Oak Ridge e outro na Universidade da Virg\u00ednia. O grupo Oak Ridge refere-se a seu produto como “a\u00e7o v\u00edtreo”.<\/p>\n

O produto \u00e9 n\u00e3o magn\u00e9tico \u00e0 temperatura ambiente e significativamente mais forte que o a\u00e7o convencional, embora um longo processo de pesquisa e desenvolvimento permane\u00e7a antes da introdu\u00e7\u00e3o do material em uso p\u00fablico ou militar.<\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0www.sciencedirect.com\/www.fedsteel.com\/www.hitachi.com\/www.hisour.com\/www.chemeurope.com;www.coursera.org<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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