De acordo com o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), pesquisadores encontraram padrões atômicos especiais chamados quasicristais em ligas de alumínio impressas em 3D. Quando Andrew Iams, engenheiro de pesquisa de materiais, examinava uma lasca de uma nova liga de alumínio em seu microscópio eletrônico, notou átomos dispostos em um padrão inesperado. “Foi aí que comecei a ficar animado, pois pensei que poderia estar diante de um quasicristal.” Ele e colegas do NIST confirmaram a presença de quasicristais e descobriram que eles fortaleciam a liga de alumínio. Suas descobertas foram publicadas no periódico Journal of Alloys and Compounds.
A liga foi formada sob as condições extremas da impressão 3D de metal. Essa descoberta pode levar a novas ligas de alumínio projetadas especificamente para aproveitar quasicristais e aumentar sua resistência.
Quasicristais diferem de cristais comuns, que apresentam padrões atômicos repetitivos, como cristais de sal formando cubos. Quasicristais preenchem o espaço sem nunca repetir seus padrões. Dan Shechtman descobriu quasicristais no NIST na década de 1980, uma descoberta inicialmente questionada, mas posteriormente validada, que lhe rendeu um Prêmio Nobel em 2011. Décadas depois, trabalhando na mesma instalação, Iams encontrou quasicristais em alumínio impresso em 3D.
O alumínio tem sido notoriamente difícil de imprimir em 3D. “Ligas de alumínio de alta resistência são quase impossíveis de imprimir”, disse Fan Zhang, físico do NIST. “Elas tendem a desenvolver rachaduras, o que as torna inutilizáveis.” O alumínio normalmente derrete em torno de 700 °C, mas precisa ser aquecido muito além do seu ponto de ebulição (2.470 °C) quando usado em impressão 3D – o que altera suas propriedades.
Em 2017, pesquisadores dos Laboratórios HRL e da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara criaram uma liga de alumínio enriquecida com zircônio que podia ser impressa sem rachar. O NIST examinou essa liga de alumínio-zircônio para entender sua estrutura atômica. “Para que esse novo metal seja confiável o suficiente para ser usado em componentes críticos, como peças de aeronaves militares, precisamos de uma compreensão profunda de como os átomos se encaixam”, disse Zhang. Eles descobriram que os quasicristais desempenham um papel crucial.
Em metais, cristais perfeitos enfraquecem a estrutura, permitindo que os átomos deslizem facilmente, causando deformação. Quasicristais interrompem esse padrão regular, criando defeitos que fortalecem o metal. “Agora que temos essa descoberta, acredito que ela abrirá uma nova abordagem para o design de ligas”, disse Zhang. Para saber mais sobre os cristais acesse o site.
