Super liga metálica quatro vezes mais dura que titânio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/07/2016

A fase alfa da liga Ti-Au fica mais mole - o ouro é muito mais maleável do que o titânio. Mas a fase beta é quatro vezes mais dura do que o titânio puro.
[Imagem: Eteri Svanidze et al. - 10.1126/sciadv.1600319]

Liga de titânio e ouro

Uma liga metálica superdura - quatro vezes mais dura do que o titânio puro - promete revolucionar o campo das próteses e implantes médicos.

O titânio domina o campo médico, em implantes para as articulações do joelho e do quadril, entre outros, porque ele é duro, resistente ao desgaste e é biocompatível.

Contudo, uma análise inesperada, e de certa forma surpreendente, mostrou que esse padrão-ouro para os implantes médicos pode ser melhorado - e muito melhorado.

Para isso, basta adicional ao titânio um outro metal biocompatível, o ouro, misturando os dois metais na proporção correta - 3 partes de titânio para 1 parte de ouro - e na temperatura adequada.

"[Esta liga] é cerca de 3 a 4 vezes mais dura do que a maioria dos aços," disse Emilia Morosan, da Universidade Rice, nos EUA. "Quando tentamos moer uma amostra de titânio-ouro, não conseguimos. Eu até comprei uma ferramenta revestida de diamante, e nós ainda assim não conseguimos triturá-lo."

Estrutura cristalina cúbica

O que é inesperado e surpreendente neste material é que ligas Ti-Au são muito conhecidas, e até muito fáceis de se fabricar.

Mas parece que ninguém havia dado atenção a esta combinação, eventualmente acreditando que adicionar um terço de ouro teria um impacto forte demais no custo final da liga. Ela certamente custará um pouco mais do que o titânio puro, mas quatro vezes melhor é algo pelo qual vale a pena pagar um adicional, sobretudo se isso significa eliminar a necessidade de novas cirurgias no futuro.

A estrutura atômica do material, com seus átomos densamente agrupados em uma estrutura cristalina cúbica - normalmente associada com dureza - já era conhecida. O que Morosan e seus alunos fizeram foi sintetizar uma versão da liga Ti-Au conhecida como "beta" - eles não alegam ter sido os primeiros a sintetizá-la, mas foram os primeiros a documentar as propriedades notáveis do material.

Titânio-ouro beta

A forma cristalina quase pura - essa versão beta da liga de titânio-ouro - foi obtida fundindo o material em temperaturas muito elevadas - muito acima das necessárias para fundir os dois metais -, o que gerou uma estrutura cristalina com uma tenacidade (toughness) quatro vezes maior que a do titânio.

A temperaturas mais baixas, os átomos tendem a se organizar em outra estrutura cúbica - a forma alfa do titânio-3-ouro. A estrutura alfa é um pouco mais mole do que o titânio puro, o que é típico quando se adiciona um metal mais maleável, como o ouro, a outro.

O que parece ter acontecido é que as equipes que trabalharam com o material anteriormente haviam lidado com amostras que tipicamente tinham o arranjo alfa de átomos. E adicionar ouro para obter um material mais mole do que o original de fato não chama a atenção de ninguém.

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