Atualizado 1 de dezembro de 2025 por Sergio A. Loiola
Pesquisadores mostraram que Espuma Metálica superou em larga medida o Aço, resistindo ao impacto de um trem. É Mais Segura para transportar materiais perigosos.
A pesquisa foi publicada na Revista Advanced Engineering Materials.
Desde o início do desenvolvimento as espumas metálicas, compostos feitos de esferas metálicas ocas, tem superaram todas as blindagens de aço.
A seguir veremos o que são as espumas metálicas, e os novos resultados dos testes que indicaram que ela são o melhor material para transporte de substancias perigosas. Em texto, imagens e videos.
Como você avalia o ganho de segurança no uso das espumas metálicas em tanques de combustível, transporte de material perigoso e armazenamento? Deixe seu comentário no final!
Vídeo 1: Conheça a Espuma Metálica, Material mais leve e mais resistente do que o aço
Vídeo 2: Forte Como Aço, Leve Como Espuma: A Era da Nanoengenharia Estrutural
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A espuma metálica suportou uma força que perfuraria um vagão-tanque ferroviário, com peso muito menor do que o aço maciço
Espumas metálicas consistem 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.
Um novo estudo descobriu que a espuma metálica composta (CMF, na sigla em inglês) pode suportar uma força tremenda – suficiente para perfurar um vagão-tanque ferroviário – com um peso muito menor do que o aço maciço.
A descoberta abre a possibilidade de criar uma geração mais segura de vagões-tanque para o transporte de materiais perigosos.
Os pesquisadores também desenvolveram um modelo computacional que pode ser usado para determinar a espessura de CMF necessária para fornecer o nível de proteção desejado para qualquer aplicação específica.
“Os vagões-tanque ferroviários são responsáveis pelo transporte de uma ampla gama de materiais perigosos, desde ácidos e produtos químicos até petróleo e gás natural liquefeito”, afirma Afsaneh Rabiei, autora principal de um artigo sobre o trabalho e professora de engenharia mecânica e aeroespacial na Universidade Estadual da Carolina do Norte.
“A segurança desses vagões-tanque é importante, e o Departamento de Transportes dos EUA possui requisitos de teste muito rigorosos para qualquer material que possa ser usado na fabricação desses vagões-tanque.”
“Em estudos anteriores, o CMF passou nesses testes com louvor, e o próximo passo para nós foi ver como o material se comportava em testes de perfuração”, diz Rabiei. “Os resultados foram excelentes.”
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Vídeo 1: Conheça a Espuma Metálica, Material mais leve e mais resistente do que o aço
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Espumas compostas por esferas ocas feitas de aço inoxidável superam as chapa de aço maciço tradicional
As espumas de matriz metálica (CMFs) são espumas compostas por esferas ocas – feitas de materiais como aço inoxidável, níquel ou outros metais e ligas – embutidas em uma matriz metálica.
O material resultante é leve e notavelmente resistente à compressão, com aplicações potenciais que vão desde asas de aeronaves até blindagem de veículos e coletes à prova de balas.
Além disso, o CMF (metal de cobre esmaltado) apresenta melhor isolamento térmico e maior resistência a altas temperaturas do que metais e ligas convencionais, como o aço.
A combinação de leveza, resistência e isolamento térmico torna o CMF promissor para uso no armazenamento e transporte de materiais nucleares, materiais perigosos, explosivos e outros materiais sensíveis ao calor.
Para o teste de perfuração, os pesquisadores utilizaram um vagão-aríete de 136 toneladas (300.000 libras) que se desloca sobre trilhos de trem.
O vagão-aríete foi equipado com um indentador – essencialmente uma coluna de aço com uma ponta de 15 centímetros quadrados (seis polegadas quadradas).
O vagão-aríete foi acelerado a 8,4 quilômetros por hora (5,2 milhas por hora), momento em que o indentador colidiu com o tipo de chapa de aço de alta qualidade utilizada em vagões-tanque.
A velocidade e o peso do vagão-aríete geram 368 quilojoules de força, distribuídos ao longo da extremidade de 15 centímetros por 15 centímetros do indentador.
No teste de referência, o indentador abriu um buraco enorme na placa de aço. Para o teste experimental, os pesquisadores colocaram um pedaço de CMF (madeira de fibra de carbono) com 30,48 milímetros de espessura na extremidade do indentador.
Ao colidir com a placa de aço, o CMF absorveu a maior parte da força, fazendo com que o indentador e o veículo de impacto ricocheteassem na placa, deixando apenas uma pequena marca.
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Vídeo 2: Forte Como Aço, Leve Como Espuma: A Era da Nanoengenharia Estrutural
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Conclusão: o CMF leve pode absorver energias de perfuração e impacto com mais eficiência do que o aço maciço
Conforme os pesquisadores, a maior absorção de energia associada ao CMF ressalta sua importância na prevenção de perfurações em chapas de aço carbono.
“A conclusão óbvia é que o CMF leve pode absorver energias de perfuração e impacto com mais eficiência do que o aço maciço”, diz Rabiei.
“E temos um modelo que pode ser usado para calcular a quantidade de CMF necessária, maximizando a eficiência de seu uso, pois acreditamos que um CMF de menor espessura poderia ter um desempenho ainda melhor.”
O artigo, intitulado “Modelo Numérico e Validação Experimental de Espuma Metálica Composta na Proteção do Aço Carbono Contra Perfurações”, foi publicado na revista Advanced Engineering Materials.
O primeiro autor do artigo é Aman Kaushik, atualmente pesquisador de pós-doutorado na NC State.
Este trabalho foi realizado com o apoio da Administração de Segurança de Oleodutos e Materiais Perigosos do Departamento de Transportes, sob o número de projeto PH95720-0075.
Rabiei é a inventora de espumas metálicas compostas. Ela cedeu a propriedade intelectual relacionada a uma pequena empresa da qual é acionista.
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Bibliografia
Revista Advanced Engineering Materials
Artigo: Numerical Model and Experimental Validation of Composite Metal Foam in Protecting Carbon Steel Against Puncture
Autores: Aman Kaushik, Afsaneh Rabiei
DOI: 10.1002/adem.202501605
Eurek Alert!
Study: Composite metallic foam could lead to safer transport of hazardous materials
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Espuma Metálica Superou o Aço em Teste de Impacto, é Mais Segura Para Transporte
