Os materiais moldam as civilizações
Em vez de procurar materiais totalmente novos, os cientistas de materiais de hoje estão se concentrando no desenvolvimento de materiais existentes por meio de novos processos revolucionários. Os resultados de seu trabalho, sem dúvida, mudarão o mundo ao nosso redor - e possivelmente ajudarão a salvá-lo.
O desenvolvimento de novos materiais talvez seja um dos empreendimentos mais importantes da humanidade, definindo períodos históricos e mudando a aparência do mundo ao nosso redor. Afinal de contas, as idades da pedra, do ferro e do bronze receberam esse nome devido aos materiais que eram mais usados naquela época.
Quando se trata de pensar nos materiais do futuro hoje, o foco principal é a sustentabilidade. E a ciência dos materiais é fundamental para possibilitar sistemas de energia seguros, limpos e eficientes, além de tornar sustentável toda uma gama de setores, do transporte à manufatura.
Estudar ciência dos materiais é uma maneira de salvar o mundo, porque você pode realmente causar um impacto na sustentabilidade.
Annika Borgenstam é professora do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do KTH Royal Institute of Technology, em Estocolmo. Ela usa a Torre Eiffel como um exemplo de como a ciência dos materiais pode levar a um mundo mais sustentável.
"Se usássemos os aços avançados de alta resistência que temos hoje, poderíamos construir quatro Torres Eiffel com a mesma quantidade de material que foi usada originalmente", diz ela. "Construir edificações mais leves significa que será necessário menos transporte de material e que menos material precisará ser produzido. Ambos os fatores resultam em menos emissões de CO2. Um aço mais forte também significa que as aeronaves, os carros e similares pesarão menos, o que significa menos emissões de CO2."
Reestruturação radical
Os cientistas de materiais estão buscando materiais mais leves e que possam suportar temperaturas mais altas e atmosferas mais corrosivas.
Mas, em vez de procurar desenvolver materiais totalmente novos, atualmente o grande impulso do setor envolve a reestruturação (muitas vezes radical) dos materiais existentes, usando novos processos revolucionários, como a manufatura aditiva, também conhecida como impressão 3D, e a modelagem computacional.
"A manufatura aditiva abrirá maneiras completamente novas de usar os mesmos tipos de materiais que temos hoje, incorporando as propriedades de que precisamos", diz Borgenstam.
Additive manufacturing has opened up completely new ways of using the same types of materials that we have today, by building in certain properties and allowing products to be topologically optimized.
Um dos motivos pelos quais o foco da ciência dos materiais está agora em novos processos e no desenvolvimento de materiais existentes é o fato de que o desenvolvimento de materiais totalmente novos pode levar muitos anos. E, embora haja um esforço para substituir certos materiais escassos, como o cobalto, que é usado em ferramentas de corte e baterias de carros elétricos, os cientistas de materiais também estão se concentrando cada vez mais na reciclagem de materiais.
É difícil competir com o aço
Borgenstam cita o aço como exemplo de um material existente para o qual não há necessidade de encontrar um substituto. "O aço é totalmente reciclável, barato e abundante, e podemos produzi-lo com um amplo espectro de propriedades diferentes", diz ela. "É difícil competir com isso. Ainda há espaço para melhorias no aço. Estamos longe de atingir sua força teórica."
Talvez um dos maiores problemas enfrentados pelo desenvolvimento de novos materiais seja a escassez de jovens com as competências certas para realizar a pesquisa relevante. "Não é tão fácil recrutar jovens para a área de materiais", diz Borgenstam. "Ela não é tão conhecida como a física e a química, e seus aspectos, como a indústria do aço, às vezes são apresentados de forma negativa na mídia."
Mas, acrescenta ela, essa é uma área na qual jovens cientistas e engenheiros podem ter um enorme impacto no mundo ao seu redor. "Eu aconselharia os jovens a pensar que entrar na ciência dos materiais é uma forma de salvar o mundo, porque você pode realmente ter um impacto na sustentabilidade e na preservação do meio ambiente. Há muitos efeitos positivos no uso de materiais melhores, e precisamos mostrar isso a eles."
