As nanopartículas permitem novas combinações de metais anteriormente imiscíveis
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Os metais têm uma vasta gama de propriedades. A sua combinação entre si abre novas perspectivas para muitas tecnologias futuras. No entanto, alguns metais ainda não podem ser misturados entre si. No Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT), o professor de química Claus Feldmann está a utilizar nanopartículas metálicas como mediador para criar novos tipos de ligas. A Fundação Alemã de Investigação (DFG) financia o seu projeto como Projeto Reinhart Koselleck para projectos altamente inovadores e de risco, com 750.000 euros durante cinco anos.
"Os materiais metálicos são a base de importantes componentes de muitas tecnologias do futuro, por exemplo, nos domínios da energia, da eletrónica, da indústria automóvel e aeroespacial", afirma o Professor Oliver Kraft, Vice-Presidente para a Investigação, Ensino e Assuntos Académicos do KIT. "Com a sua investigação sobre nanopartículas, Claus Feldmann está a lançar as bases para tipos de ligas completamente novos. Estamos orgulhosos deste cientista excecional e felicitamo-lo por ter ganho o maior financiamento de excelência da DFG para indivíduos com um projeto Reinhart Koselleck."
O Professor Claus Feldmann, líder do grupo de investigação do Instituto de Química Inorgânica do KIT, está a investigar "Nanopartículas como vaivéns para a liga de metais de base imiscíveis" - o título do seu projeto. Isto significa que as nanopartículas servem como mediadores para juntar metais que ainda não puderam ser misturados. Afinal, 80 por cento de todos os elementos químicos conhecidos são metais. Estes caracterizam-se por uma elevada condutividade eléctrica, uma elevada condutividade térmica, deformabilidade plástica e um brilho metálico. Para além disso, têm propriedades diferentes, por vezes até opostas. A fusão destes metais poderá permitir, no futuro, a criação de novos materiais de elevado desempenho.
O Professor Claus Feldmann utiliza nanopartículas para juntar metais que anteriormente não podiam ser misturados.
Copyright: Markus Breig, KIT
A velocidade de reação supera as nanopartículas
No entanto, alguns metais são imiscíveis na fase sólida e não formam bimetais termodinamicamente estáveis. "Os metais leves, por exemplo, são leves, macios e reactivos. Os metais duros, por outro lado, são duros, têm um ponto de fusão elevado e são inertes. A combinação destas propriedades abre perspectivas interessantes, mas muitas vezes não foi possível até agora", diz Feldmann. Feldmann e a sua equipa utilizam nanopartículas de metais e estão a trabalhar no sentido de forçar cineticamente uma distribuição atómico-estatística dos metais nas nanopartículas através de uma redução rápida perto da temperatura ambiente na fase líquida. "Esta reação química demora menos de um segundo, pelo que as nanopartículas não têm tempo para se separarem umas das outras", explica Feldmann. "Desta forma, garantimos que ambos os metais estão contidos na mistura na mesma medida e são distribuídos uniformemente."
Os trabalhos preliminares com nanopartículas de diferentes metais já deram ao grupo de investigação um acesso único a bimetais anteriormente impossíveis. As suas propriedades podem diferir significativamente das dos monometais, por exemplo, em termos de reatividade, cristalização e propriedades térmicas.
Novos bimetais com propriedades invulgares
Para além da questão fundamental de como as ligas de metais de base anteriormente imiscíveis podem ser produzidas como vaivéns utilizando nanopartículas bimetálicas, Feldmann está também a investigar a possibilidade de criar bimetais completamente novos com propriedades invulgares. Isto poderia, por exemplo, impulsionar o desenvolvimento de vidros metálicos, catalisadores e materiais de alta entropia feitos de cinco ou mais elementos no futuro. A DFG financia o projeto Reinhart Koselleck com 750.000 euros durante cinco anos. O projeto tem início em 1 de junho de 2026.
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