As propriedades não convencionais das ligas de titânio reveladas
O que vem à mente quando você pensa em metal? Pesado, enferrujado e frio? O assunto de hoje, ligas de titânio, desafiará suas suposições. Pode permanecer na água durante décadas sem enferrujar, ser leve como o plástico mas mais duro que o aço, unir-se aos ossos humanos e até mudar de cor como um arco-íris. Estas propriedades contra-intuitivas escondem que segredos científicos? Hoje, revelaremos as respostas uma por uma.
1. Não enferruja quando embebido em água do mar.
A ferrugem é uma ocorrência comum em metais, mas as ligas de titânio são uma exceção. Submergir ligas de titânio em água do mar durante dez anos e elas emergem ainda brilhantes e novas. Enterrados no subsolo durante décadas, a sua superfície permanece lisa e nova. Ainda mais notável, eles podem ser usados para armazenar resíduos nucleares, considerando que a corrosividade dos resíduos nucleares é suficiente para destruir completamente o aço inoxidável.
O segredo está em uma película de óxido invisível: no momento em que a liga de titânio entra em contato com o ar, uma película de óxido com apenas alguns nanômetros de espessura (10.000 vezes mais fina que um fio de cabelo humano) se forma instantaneamente em sua superfície. Este filme atua como uma “armadura” impenetrável, isolando completamente o titânio da água, ácidos e sais externos. Ainda mais notável, uma vez que esta película é arranhada, o titânio imediatamente "convoca" o oxigênio do ar para regenerar uma nova película de óxido no local danificado-possuindo essencialmente uma capacidade-incorporada de "cura de feridas".
2. Sua leveza, como o plástico, permitiu que ele superasse outros em termos de densidade e resistência.
Pegue uma armação de óculos feita de liga de titânio e você poderá se perguntar: "Isso é realmente metal?"-sua densidade é apenas 60% da do aço (semelhante ao alumínio), mas sua resistência é comparável à do aço. Essa propriedade "leve e forte" torna a liga de titânio uma das preferidas na indústria aeroespacial: fuselagens de aeronaves feitas de liga de titânio podem ser 30% mais leves do que aquelas feitas de aço; Os quadros de bicicletas feitos de liga de titânio são leves e duráveis, fazendo com que a condução pareça "leve".
3. Pode crescer junto com o osso após ser implantado no corpo humano?
Na cirurgia ortopédica, a liga de titânio é o único metal que pode “crescer” em osso. Quando os médicos implantam articulações artificiais de liga de titânio ou implantes dentários no corpo humano, isso não causa rejeição como o aço inoxidável. Em vez disso, as células ósseas cobrem gradualmente a superfície do titânio, formando a "osseointegração"-simplificando, o osso trata o titânio como se fosse seu e o "abraça" firmemente.
4. A incrível magia de transformar as cores do arco-íris sem tingir
Os metais comuns só podem mudar de cor por pulverização de tinta ou galvanoplastia, mas as ligas de titânio criaram um novo truque-aplicando eletricidade (anodização), elas podem se transformar em cores do arco-íris, como rosa, azul, verde e roxo, e sem quaisquer corantes.
Isto ocorre porque a anodização altera a espessura da película de óxido na superfície do titânio. Quando a luz incide sobre filmes de diferentes espessuras, ocorrem diferentes reflexões e interferências (semelhantes ao princípio da cor das bolhas de sabão). Por exemplo:
Filme de óxido com 1. 10 nanômetros de espessura → parece dourado;
2. 30 nanômetros de espessura → aparece em azul;
3. 50 nanômetros de espessura → aparece roxo
Essa capacidade de mudar de cor simplesmente dependendo da espessura tornou as ligas de titânio um novo favorito na indústria joalheira-os colares de titânio podem mudar de cor dependendo do ângulo, tornando-os ainda mais atraentes-do que os colares incrustados-de diamantes.
5. Não é frágil a -250 graus e não amolece a 600 graus.
A maioria dos metais "perde a paciência" em temperaturas extremas: o ferro torna-se quebradiço a -27 graus (quebrando-se como vidro com uma única batida) e o alumínio começa a amolecer a 100 graus. Mas as ligas de titânio são como “praticantes budistas” – elas permanecem notavelmente flexíveis.
1. Em temperaturas extremamente baixas próximas do zero absoluto (-273 graus), sua tenacidade realmente aumenta, tornando-o adequado para uso como tanques de armazenamento de gás natural liquefeito;
2. Mantém sua resistência mesmo em altas temperaturas de 600 graus. As pás das turbinas dos motores a jato de combate dependem de ligas de titânio para suportar altas temperaturas e altas pressões.
6. Capaz de construir foguetes e fazer woks.
Há pouco mais de uma década, as ligas de titânio eram sinônimos de "metais{0}}com preços altíssimos"-o refino de uma tonelada de titânio custava o mesmo que o refino de três toneladas de aço e só podia ser usado em-campos sofisticados, como foguetes e jatos de combate. Mas agora você pode comprar frigideiras e garrafas térmicas de liga de titânio por apenas algumas centenas de yuans.
7. Não se deixe enganar pelos “metais com memória de forma”! O titânio puro não voltará à sua forma original.
Muitas pessoas acreditam que "o titânio tem uma função de memória", mas isso é um mal-entendido, aquele que pode retornar automaticamente à sua forma original após ser dobrado é a "liga de titânio-níquel" (liga de níquel-titânio), enquanto o titânio puro não tem essa capacidade.
Certa vez, alguns comerciantes anunciaram que “as armações de óculos de liga de titânio podem voltar automaticamente”, mas os usuários descobriram que “eles nunca poderiam dobrar para trás” depois de tentar dobrá-los.
Lembre-se: os pontos fortes do titânio puro são "leveza, resistência e resistência à corrosão", mas a "memória de forma" é uma característica exclusiva das ligas de titânio-níquel.
Estas propriedades aparentemente contra-intuitivas das ligas de titânio não violam as leis da física, mas representam uma nova forma de os humanos explorarem o mundo dos metais. Desde a capacidade de auto-cura do filme de óxido até o princípio de mudança de cor-da interferência da luz e sua estabilidade em ambientes extremos, cada propriedade nos diz que os metais não são apenas "enferrujados, pesados e frios".
