O que é forte como aço, leve como alumínio e resistente a balas, fogo e radiação? Espuma metálica.
Há mais de uma década, a engenheira Afsaneh Rabiei, da Universidade Estadual da Carolina do Norte (North Carolina State University), inventou a espuma metálica composta (CMF) — um material formado por “bolhas” metálicas ocas, embutidas em aço, titânio, alumínio ou outras ligas. Com uma resistência excepcional e peso reduzido, essa inovação tem potencial para revolucionar áreas como transporte aéreo e espacial, defesa militar e até proteção nuclear.
Após anos de testes envolvendo resistência a projéteis, explosões, vibrações, radiação e fogo, a empresa de Rabiei, Advanced Materials Manufacturing, está pronta para iniciar a produção em escala.
Desempenho superior em testes balísticos
Embora a CMF não seja a primeira espuma metálica já criada, Rabiei afirma que sua versão é a mais resistente. Em um estudo publicado em 2019 no Journal of Composite Structures, pesquisadores compararam a eficiência da CMF com blindagens tradicionais. Eles testaram um modelo feito com CMF de aço-aço (em que tanto as “bolhas” quanto a matriz são de aço) contra projéteis de calibre .50, incluindo munição perfurante. O resultado? A blindagem de CMF deteve os disparos com a mesma eficiência que as blindagens tradicionais — porém com menos da metade do peso.
“A blindagem de CMF pesava menos da metade da blindagem de aço laminado homogêneo necessária para oferecer o mesmo nível de proteção,” explicou Rabiei, coautora do estudo, em um comunicado da universidade.
“Em outras palavras, conseguimos uma redução significativa de peso — o que melhora o desempenho e a eficiência de combustível dos veículos — sem perder proteção.”
Isolamento térmico superior
A CMF também se destaca como isolante térmico. Em um estudo de 2016 publicado no International Journal of Thermal Sciences, Rabiei e sua equipe testaram a capacidade de isolamento térmico da CMF. Eles expuseram uma amostra de aço inoxidável sólido e uma amostra de CMF, ambas com 6,35 cm x 6,35 cm x 1,91 cm, a uma chama de 800°C (1.472°F).
- O aço levou 4 minutos para atingir a temperatura.
- A CMF levou 8 minutos, o dobro do tempo.
“As bolsas de ar dentro da CMF tornam o material muito eficaz em bloquear o calor, porque o calor se propaga mais lentamente pelo ar do que pelo metal,” explicou Rabiei.
Essa propriedade faz da CMF um material promissor para proteger equipamentos sensíveis ao calor — como cargas químicas perigosas ou espaçonaves transportando astronautas.
Proteção contra radiação para viagens espaciais e aplicações nucleares
A capacidade de proteção da CMF vai além de balas e calor. Em um estudo de 2015 publicado no Journal of Radiation Physics and Chemistry, Rabiei demonstrou que a CMF bloqueia eficazmente diversos tipos de radiação:
- Raios-X e raios gama, comuns no espaço e em instalações nucleares.
- Radiação de nêutrons, encontrada em reatores nucleares e explosões nucleares.
Essa descoberta sugere que a CMF poderia ser utilizada em:
- Naves espaciais para proteger astronautas de radiação cósmica.
- Contentores de resíduos nucleares, impedindo vazamentos perigosos.
- Veículos militares, oferecendo proteção em ambientes com risco de explosões nucleares.
Rabiei destacou a ampla gama de aplicações da espuma metálica:
“Em resumo, as espumas metálicas compostas têm potencial para diversas aplicações: desde exploração espacial, transporte de resíduos nucleares, explosivos e materiais perigosos, até aplicações militares, de segurança e em veículos como carros, ônibus e trens.”
A CMF tem algo em comum com os antigos romanos: ambos aperfeiçoaram invenções pré-existentes. Assim como os romanos adaptaram e melhoraram tecnologias de outras civilizações, a CMF aprimora materiais tradicionais, oferecendo mais resistência com menos peso.
No entanto, resta saber se a indústria se convencerá do potencial da CMF para adotá-la em larga escala.
Com sua resistência incomparável a balas, fogo e radiação, e um peso drasticamente reduzido, a espuma metálica composta está pronta para redefinir os limites da tecnologia em defesa, transporte e exploração espacial.
Resta aos fabricantes perceberem que, quando se trata de inovação, menos (peso) é mais (desempenho).
