Espuma metálica resiste a piscina de fogo e caminha para uso prático

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Amostras da espuma metálica antes do teste (esquerda) e após 100 minutos de exposição a 825 ºC (direita).
[Imagem: NC State]


Espuma metálica contra fogo

As espumas metálicas que superaram todas as blindagens de aço, desenvolvidas por pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA, passaram por um teste essencial para sua chegada ao mercado.

Uma espuma metálica consiste em esferas metálicas ocas, feitas de materiais como aço carbono, aço inoxidável ou titânio, incorporadas em uma matriz metálica feita de aço, alumínio ou outras ligas metálicas. Uma espuma "aço-aço" indica que as esferas e a matriz foram feitas de aço, por exemplo.

O teste, chamado "Teste de Fogo em Tanque Simulado", apesar de seu nome, não é uma simulação computacional. É um teste experimental pelo qual os materiais devem passar para serem aprovados para uso na fabricação de vagões-tanque ferroviários que transportam materiais perigosos.

Em uma "piscina de fogo", um painel do material a ser testado é exposto a uma temperatura de pelo menos 816 ºC (1.500 ºF) de um lado por 100 minutos. Um conjunto de sensores térmicos fica do outro lado do painel. Se esses sensores registrarem uma temperatura de 427 ºC (800 ºF) ou superior em qualquer ponto durante os 100 minutos, o material é reprovado no teste.

Mas a espuma metálica foi aprovada com louvor.

"Uma chapa de aço sólida com a mesma espessura atingiu 427 ºC em cerca de 12 minutos. Em três rodadas de testes, nossa espuma aço-aço foi exposta às mesmas temperaturas de 825 ºC pelos 100 minutos completos - e as temperaturas mais altas registradas na parte traseira do painel usando sensores protegidos ficaram entre 351 e 379 ºC. Em outras palavras, o compósito passou no teste por uma ampla margem.

"Vale ressaltar que o painel de espuma aço-aço tem apenas um terço do peso da chapa de aço sólida que falhou no teste em cerca de 12 minutos," contou o professor Afsaneh Rabiei.

Usos das espumas metálicas

A equipe agora se prepara para submeter o material ao último estágio de testes, feito contra calor concentrado, gerado por um maçarico.

"Nossos próximos passos incluem expandir o modelo para simular o chamado teste de fogo de maçarico," contou Rabiei. "O teste de fogo de maçarico também é necessário para que os materiais sejam usados em carros-tanque que transportam materiais perigosos, mas exige amostras maiores."

Além de vagões-tanque e tanques para caminhões, a equipe acredita que a espuma metálica poderá se tornar o material padrão para uso em todos os tipos de recipientes de armazenamento e transporte de materiais como combustíveis, explosivos, químicos e nucleares, além de produtos sensíveis ao calor. Aplicações aeroespaciais também estão na agenda.


Espuma metálica supera alumínio para uso em asas de aviões

Bibliografia:

Artigo: Steel-Steel Composite Metal Foam in Simulated Pool Fire Testing
Autores: A.Rabiei, K. Karimpoura D. Basu, M.Janssens
Revista: International Journal of Thermal Sciences
Vol.: 153, 106336
DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2020.106336

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