Ciência de materiais interdisciplinar uma chave para o progresso

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A pesquisa interdisciplinar de materiais é a chave para resolver os desafios existenciais enfrentados pela humanidade, disse a ex-executiva do Sandia National Laboratories, Julia M. Phillips, a pesquisadores que se reuniram para o simpósio anual do Dia dos Materiais do Laboratório de Pesquisa de Materiais do MIT (MRL) no mês passado.

"O que é muito empolgante para nós, pesquisadores de materiais, e também um pouco frustrante, é que o impacto real dos materiais ocorre quando eles se transformam em algo que você realmente carrega no bolso ou algo assim", disse Phillips no evento de 11 de outubro. .

Durante a segunda metade do século 20, muitos dos avanços tecnológicos que consideramos normais hoje, como laptops e smartphones, vieram de avanços fundamentais na pesquisa de materiais e na capacidade de controlar e fabricar materiais, disse ela. Phillips, que se aposentou do Sandia National Laboratories como vice-presidente e diretor de tecnologia, também atua como presidente do Conselho Consultivo Externo da MRL e é membro do Conselho Nacional de Ciências.

O MRL foi formado a partir da fusão do Centro de Processamento de Materiais e do Centro de Ciência e Engenharia de Materiais, que entrou em vigor em 1º de outubro. Em seus comentários introdutórios, o diretor do MRL Carl V. Thompson observou a nomeação de Geoffrey SD Beach, professor associado de ciência e engenharia de materiais como co-diretor do MRL e investigador principal do National Science Foundation Materials Research Science and Engineering Center.

Alimentada por necessidades industriais e pesquisas financiadas pelo governo na era pós-Segunda Guerra Mundial, "a pesquisa de materiais foi inegavelmente um modelo inicial de pesquisa interdisciplinar", disse Phillips. Com novas ferramentas, como microscópios de sondagem de varredura para entender a estrutura e as propriedades dos materiais, os cientistas de materiais na última metade do século 20 criaram classes totalmente novas de materiais e produtos, variando de superligas que permitiam motores a jato maiores e mais confiáveis ​​a tensas camadas de superredes que sustentam a gravação magnética moderna, lasers e detectores infravermelhos.

Os ganhos futuros virão da capacidade de sintetizar e controlar materiais cada vez mais complexos, disse Phillips, observando o progresso em áreas como supercondutores de alta temperatura, sólidos porosos como estruturas metálicas orgânicas e metamateriais que geram novas propriedades a partir da combinação de materiais biológicos, orgânicos, cerâmicos , e metais com precisão próxima à escala molecular de maneiras não encontradas na natureza.

"Em algum lugar no espaço difuso entre moléculas e materiais", esses materiais mais novos têm propriedades muito interessantes que ainda estão em processo de serem totalmente exploradas e serão exploradas nos próximos anos, observou Phillips. “Está muito claro para muitas pessoas que isso também será transformador à medida que avançamos”.

A abordagem de pesquisa de materiais, que reúne pesquisadores de diferentes campos da ciência e da engenharia para resolver problemas complexos, fornece um modelo para resolver os desafios do século XXI em energia, meio ambiente e sustentabilidade; cuidados de saúde e medicina; vulnerabilidade a ameaças humanas e naturais; e expandindo e aprimorando a capacidade e a alegria humanas. "Estes são exemplares, mas você pode ver materiais escritos em toda esta lista, e eu diria que qualquer lista comparável que você possa apresentar teria materiais escritos por toda parte", disse Phillips. “Para enfrentar esses grandes desafios, realmente precisamos ser capazes de tratar sistemas complexos de forma realista que reúnam todas essas disciplinas das ciências, da engenharia, das ciências sociais e comportamentais e, possivelmente, até das artes”.

O progresso na compreensão científica e na modelagem computacional está acelerando a capacidade dos pesquisadores de prever a estrutura e as propriedades de novos materiais antes de produzi-los, disse Phillips.