Quando se reduz drasticamente as dimensões de um objeto metálico para atingir a escala do mícron observa-se que as propriedades mecânicas do material melhoram sensivelmente. Esse fenômeno, conhecido há quase 50 anos, foi bastante estudado e várias teorias foram propostas para explicá-lo, mas foi apenas recentemente que se tornou possível observar e gravar o que se passa precisamente nas microestruturas submetidas ao stress.

Pesquisadores do Lawrence Berkeley National Laboratory (EUA) utilizaram o microscópio In Situ do National Center for Microscopy (NCEM) para observar as mudanças de estrutura induzidas sob forte compressão no interior de pilares de níquel de diâmetros compreendidos entre 150 e 400 nanômetros. Em geral, provocam-se deformações mecânicas que se traduzem por um aumento do número de deslocações no material. Contudo, nas estruturas microscópicas que possuem uma relação superfície/volume bem mais importante, parece que o processo pode ser bem diferente.

As imagens de vídeo gravadas com a ajuda do microscópio mostram, de fato, que os pilares de níquel estão na origem cheios de deslocações e que, sob compressão, as deslocações são progressivamente eliminadas, deslocando-se para a superfície. Tal fenômeno, finalmente, permite obter uma amostra cristalina de excelente qualidade, onde a densidade de deslocações foi reduzida de quase 15 ordens de grandeza.

Compressão de pilares de níquel cuja extremidade livre tem um diâmetro de cerca de 150 nm. Antes da compressão (esquerda), o pilar tem alta densidade de defeitos, visíveis como pontos escuros. Após a compressão (direita), todos os defeitos são removidos. Este processo, observado pela primeira vez, recebeu o nome de "recozimento mecânico".

Créditos: Lawrence Berkeley National Laboratory

A interpretação desse processo de "recozimento mecânico" é de que as deslocações são eliminadas do material antes que possam interagir e se multiplicar. Não se pode deformar a estrutura a não ser que outras deslocações sejam criadas, o que é efetivamente observado sob mais altas taxas de compressão que provocam a nucleação de novas fontes de deslocações no interior do material. Para as amostras de níquel de maior diâmetro (a partir de 300 nm), a "cura" dos defeitos cristalinos não é completa, e as deslocações continuam ainda visíveis após a compressão. Entretanto, observa-se uma clara melhora de suas propriedades mecânicas, sendo necessárias condições mais severas para induzir deformações nesses materiais.

Research News/Berkeley Laboratory (www.lbl.gov), consultado em 22 de janeiro de 2008 (Tradução - MIA).

Nota do Scientific Editor: o trabalho completo que deu origem a esta notícia, intitulado: "Mechanical annealing and source-limited deformation in submicrometre-diameter Ni crystals" - de autoria de Z.W. Shan, Raj Mishra, S.A. Syed Asif, Oden L. Warren, and Andrew M. Minor - , foi publicado na revista Nature Materials, de janeiro de 2008.

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