Zhigang Zak Fang ganha Prêmio Humboldt

Repostado da Faculdade de Ciências.

O metal de titânio (Ti), valorizado por sua alta relação força-peso, resistência à corrosão e biocompatibilidade, é um material crítico em aplicações aeroespaciais, de defesa e médicas, mas seu uso mais amplo é obstruído por custos excessivamente altos.

É aí que entra em cena o professor de ciências dos materiais e engenharia metalúrgica Zhigang Zak Fang. Recebeu recentemente o prestigiado Prêmio Humboldt de Pesquisa, Fang desenvolveu uma tecnologia inovadora que pode produzir pó de titânio de alta qualidade e baixa emissão de carbono a um custo significativamente reduzido. Conhecido como processo de Redução Metalotérmica Assistida por Hidrogênio (HAMR), a tecnologia desenvolvida pela Fang é baseada na descoberta de novas ciências sobre os efeitos do hidrogênio na estabilidade de soluções sólidas de Ti com alto teor de oxigênio (até 14% em peso).

"O titânio metálico é difícil de produzir por causa de sua forte afinidade com o oxigênio", disse Fang, que foi notificado no início deste mês sobre o Humboldt, que promove a cooperação científica entre instituições de pesquisa nos Estados Unidos e na Alemanha. Ele descobriu que a ligação entre o titânio e o oxigênio pode ser desestabilizada inserindo átomos de hidrogênio nas redes de solução sólida de óxido de titânio (II) (Ti-O), levando a uma abordagem completamente nova para a produção sustentável de titânio com baixo teor de oxigênio com energia e custo mínimos.

"Ao reduzir drasticamente o custo e as emissões de dióxido de carbono da produção de pó de titânio, o processo HAMR tem o potencial de interromper e transformar fundamentalmente a indústria global de titânio metálico", continuou Fang.

Hoje, os Estados Unidos importam quase 100% da "esponja de titânio" que consomem todos os anos, produzida por um processo mais antigo, ineficiente, caro e com alto consumo de energia. A China e a Rússia controlam cerca de 70% do mercado global de esponja de titânio, criando uma vulnerabilidade significativa na cadeia de suprimentos para um metal crítico para a defesa nacional dos Estados Unidos. O atual processo de mercado para a criação de titânio metálico aquece o minério de titânio a 1.800 graus Fahrenheit e reage com cloro gasoso e coque de petróleo para produzir tetracloreto de titânio. Esse composto químico é purificado, reduzido por magnésio fundido em uma atmosfera de argônio por até quatro dias e depois destilado a vácuo na forma porosa e quebradiça de titânio conhecida como "esponja". Em seguida, é esmagado e derretido para fazer lingotes e outros titânios. entregas da usina que são enviadas aos fabricantes de produtos de titânio.

CRÉDITO DA FOTO: Universidade de Utah

Zhigang Zak Fang, professor de engenharia metalúrgica (à direita) e Pei Sun, pesquisador associado do Laboratório de Pesquisa em Metalurgia do Pó (à esquerda) descrevem o processo para reduzir o dióxido de titânio comercial no pó de titânio puro final.

A pesquisa de Fang, que levou à tecnologia HAMR, promete melhorar drasticamente a eficiência energética. O processo HAMR pode produzir titânio metálico primário a partir de minerais ou de sucata de titânio. O resultado é que a sucata de titânio com alto teor de oxigênio é transformada em pós de titânio com baixo teor de oxigênio que atendem ou excedem os rigorosos padrões da indústria aeroespacial e biomédica.

O pó de titânio pode ser usado para manufatura aditiva ou pela metalurgia do pó para fabricar produtos em uma ampla gama de aplicações exigentes, incluindo aplicações aeroespaciais, de defesa, biomédicas e outras aplicações civis, com sustentabilidade dramaticamente aumentada.

Todos os anos, a Fundação Alexander von Humboldt concede até 100 Prêmios Humboldt de Pesquisa a pesquisadores líderes internacionais de todas as disciplinas do exterior em reconhecimento ao seu histórico acadêmico até o momento. O Prêmio Humboldt, também conhecido como Prêmio Humboldt de Pesquisa com um prêmio em dinheiro de 60.000 euros, é concedido anualmente a cientistas e acadêmicos de renome internacional e recebeu o nome do falecido naturalista e explorador prussiano Alexander von Humboldt.

Inventor de uma série de tecnologias de processo, Fang é um inovador mundialmente reconhecido nas áreas de carboneto de tungstênio cimentado, metais refratários, titânio, metalurgia do pó e hidreto de metal para armazenamento de hidrogênio e energia térmica. Antes de ingressar na U, Fang teve uma carreira industrial de sucesso em P&D por mais de uma década. Ele é autor ou co-autor de mais de 180 publicações revisadas por pares. Ele é o único ou co-inventor nomeado em mais de 60 patentes emitidas nos Estados Unidos. Ele fundou/cofundou duas empresas iniciantes e comercializou com sucesso várias tecnologias de carboneto de tungstênio e titânio.