O desafio de desenvolver nova geração de compósitos à base de magnésio, leves, resistentes e biodegradáveis, foi enfrentado no último ano pelo professor Roberto Figueiredo, do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Escola de Engenharia. O pesquisador e sua equipe comprovaram que é possível fundir, em temperatura ambiente, partículas de magnésio a outros materiais, utilizando uma técnica de prensagem, ou torção sob alta pressão, especialmente adequada para o trabalho com materiais que não podem ser aquecidos.
Metal biocompatível e biodegradável, o magnésio pode ser utilizado em implantes temporários como pinos em fraturas e stents em artérias, pois se degrada e é absorvido pelo corpo, sem que haja necessidade de nova cirurgia para retirar a peça. Sua associação com outros materiais possibilita vislumbrar, por exemplo, a produção de implantes que liberam fármacos durante a sua degradação. “As técnicas tradicionais, em que é preciso derreter o metal para misturá-lo, não podem ser utilizadas em todos os materiais, daí a vantagem de se empregar a técnica de autossoldagem, ou selfwelding, na temperatura ambiente”, explica o pesquisador.
Figueiredo também tem buscado formas de controlar o tempo de degradação do magnésio. “Acreditamos que é possível juntar a ele alguma substância que atrase esse processo de corrosão, até termos certeza de que já cumpriu sua função no organismo”, informa o pesquisador, ressalvando que ainda não se pensa em desenvolvimento de fármacos específicos. “O plano é propor aplicações específicas nos próximos anos, em colaboração com pesquisadoras das áreas de ciências biológicas e de biomateriais, já que agora sabemos como fazer a mistura”, diz.
Prensa que torce
A máquina utilizada nos experimentos – desenvolvida sob orientação do professor – é uma prensa capaz de torcer o material, na qual partículas de metais se deformam e se unem, em temperatura ambiente. “O que fazemos é a união em estado sólido, ou seja, conseguimos deformar plasticamente metais sob alta pressão, para quebrar as camadas de óxidos superficiais das partículas e fazer com que elas se unam”, explica Roberto Figueiredo. O equipamento é capaz de gerar pressões da ordem de oito gigapascal (8 GPa), considerada muito alta.
Durante o processamento, o arranjo cristalino dos átomos na estrutura do material sofre elevada deformação, e isso leva a um refino dos grãos até a escala submicrométrica (na ordem de 100 a 500 nanômetros). “O resultado são propriedades muito interessantes”, comenta Figueiredo. “Além de misturar materiais diferentes, ainda temos conseguido fazer o material final ter estrutura com elevada resistência, capacidade de deformação superplástica e, aparentemente, maior resistência à corrosão.”
Engenheiro mecânico, Roberto Figueiredo sempre trabalhou na área de conformações de materiais metálicos, observando como determinados processamentos – aquecer, prensar e torcer – afetam a microestrutura dos materiais e como isso se reflete em propriedades. “Desde o doutorado, tenho como foco o magnésio, material mais leve, que pode ser utilizado para dispositivos portáteis, peças de automóveis e aviões e em implantes temporários no corpo humano”, conta.
Para o edital do Instituto Serrapilheira, Figueiredo apresentou projeto que considera inovador, já que não há outros grupos de pesquisa no Brasil e no exterior trabalhando no uso da técnica de prensagem e torção para produzir compósitos com magnésio. A pesquisa é feita com três alunos de pós-graduação e em colaboração com instituições do exterior para preparação de amostras.