Titânio: um metal perfeito para substituir partes do corpo humano

Titânio recebe o nome dos Titãs da antiga mitologia grega, mas este material completamente moderno é bem adequado para uma enorme gama de aplicações de alta tecnologia. Com o símbolo químico Ti e um número atômico de 22, o titânio é um metal de cor prata valorizado por sua baixa densidade, alta resistência e resistência à corrosão. As aplicações para este metal têm crescido exponencialmente, desde o seu uso (como dióxido de titânio ) em tintas, papel, creme dental, protetor solar e cosméticos, até seu uso como ligas em implantes biomédicos e inovações aeroespaciais. 

Todavia, os materiais de titânio são caros e podem ser problemáticos quando se trata de tecnologias tradicionais de processamento. Por exemplo, seu alto ponto de fusão (1.670 ℃, muito maior que as ligas de aço ) é um desafio. O titânio é considerado o metal mais biocompatível – não prejudicial ou tóxico ao tecido vivo – devido à sua resistência à corrosão dos fluidos corporais. Essa capacidade de suportar o ambiente corporal severo é resultado do filme protetor de óxido que se forma naturalmente na presença de oxigênio.

Sua capacidade de se ligar fisicamente ao osso também confere ao titânio uma vantagem sobre outros materiais que requerem o uso de um adesivo para permanecer preso. Os implantes de titânio duram mais, e forças muito maiores são necessárias para romper as ligações que os unem ao corpo em comparação com suas alternativas.

Ligas de titânio comumente usadas em implantes de suporte de carga são significativamente menos rígidas – e mais próximas em desempenho ao osso humano – do que o aço inoxidável ou ligas à base de cobalto.

Aplicações aeroespaciais do titânio

O titânio pesa cerca de metade do aço, mas é 30% mais forte, o que o torna ideal para a indústria aeroespacial, onde cada grama é importante. No final da década de 1940, o governo dos EUA ajudou a obter a produção de titânio, uma vez que podia ver seu potencial para “ aeronaves, mísseis, espaçonaves e outros propósitos militares”. O titânio tem se tornado cada vez mais o material de compra para voar para os projetistas de aeronaves que se esforçam para desenvolver aeronaves mais rápidas, leves e eficientes. Cerca de 39% do F22 Raptor da Força Aérea dos EUA , um dos aviões de combate mais avançados do mundo, é feito de titânio. A aviação civil mudou na mesma direção com o novo 787 Dreamliner da Boeing feito de 15% de titânio , significativamente mais do que os modelos anteriores.

Duas áreas-chave em que o titânio é usado em aviões de passageiros estão em seus trens de pouso e motores a jato. O trem de pouso precisa suportar as enormes quantidades de força exercidas sobre ele toda vez que um avião atinge uma pista. A tenacidade do titânio significa que ele pode absorver as enormes quantidades de energia expelidas quando um avião pousa sem nunca se enfraquecer.

A resistência ao calor do titânio significa que ele pode ser usado dentro de modernos motores a jato, onde as temperaturas podem chegar a 800 ℃. O aço começa a amolecer em torno de 400 ℃, mas o titânio pode suportar o calor intenso de um motor a jato sem perder sua força.

Onde encontrar titânio

Em seu estado natural, o titânio é sempre encontrado ligado a outros elementos, geralmente dentro de rochas ígneas e sedimentos derivados deles. Os materiais mais comumente minados contendo titânio são ilmenita (um óxido de ferro-titânio, FeTiO3) e rutilo (um óxido de titânio, TiO2). A ilmenita é mais abundante na China, enquanto a Austrália tem a maior proporção global de rutilo, cerca de 40%, de acordo com a Geoscience Australia . Ele é encontrado principalmente nas costas leste, oeste e sul da Austrália. Ambos os materiais são geralmente extraídos das areias, após o que o titânio é separado dos outros minerais.

A Austrália é um dos principais produtores mundiais de titânio , produzindo mais de 1,5 milhão de toneladas em 2014. A África do Sul e a China são os dois principais produtores de titânio, produzindo 1,16 e 1 milhão de toneladas, respectivamente. Estando entre os dez elementos mais abundantes na crosta terrestre, os recursos de titânio não estão atualmente sob ameaça – uma boa notícia para muitos cientistas e inovadores que buscam constantemente novas formas de melhorar a vida com o titânio.

Leia também

O efeito do dióxido de titânio nos alimentos
Dióxido de titânio e suas aplicações

Fonte: The Conversation