Fragilidade (Falhas)
Introdução
Em geral
Fragilidade é a capacidade de um material fraturar devido à sua pouca ou nenhuma capacidade de deformação permanente. Pelo contrário, os materiais dúcteis ou tenazes quebram após sofrerem algumas deformações, geralmente do tipo plástico "Plasticidade (mecânica dos sólidos)"). A fragilidade é o oposto da tenacidade e tem a particularidade de absorver relativamente pouca energia, ao contrário da ruptura dúctil.
A energia absorvida por unidade de volume é dada por:.
Se um material rompe praticamente sem deformação, os componentes do tensor de deformação são pequenos e a soma anterior resulta em uma quantidade relativamente pequena.
A fragilidade de um material também está relacionada à velocidade de propagação ou crescimento de fissuras em seu núcleo. Isso significa um alto risco de fratura repentina de materiais com essas características, uma vez submetidos a tensões.[1] Pelo contrário, materiais tenazes são aqueles que são capazes de impedir o avanço de trincas.
Exemplos típicos de materiais frágeis são vidro comum/vidro duro (como aqueles em janelas, por exemplo), alguns minerais cristalinos, materiais cerâmicos e alguns polímeros como polimetilmetacrilato (PMMA), poliestireno (PS) ou ácido polilático (PLA), entre outros.
É importante mencionar que o tipo de falha oferecido por um material (frágil ou dúctil) depende da temperatura. Assim, enquanto alguns materiais como os plásticos (polietileno, polipropileno ou outros termoplásticos) que normalmente dão origem a fracturas dúcteis à temperatura ambiente, abaixo da sua temperatura de transição vítrea dão origem a fracturas frágeis, como o aço nas casas de madeira.
Fragilidade, ductilidade, dureza e tenacidade
Existem outros termos frequentemente confundidos com fragilidade que devem ser esclarecidos:
Resistência melhorada
Melhorar a tenacidade é uma das principais áreas de pesquisa na ciência dos materiais. Este ponto tem sido especialmente estudado em aços industriais que em alguns casos, dependendo da composição e do processamento, podem dar origem a materiais perigosamente frágeis. Alcançar maior resistência de materiais como o vidro significaria perder a suscetibilidade à fratura em casos acidentais ou infelizes, como impactos de pedras ou balas. A forma mais comum de evitar a fratura frágil do vidro é laminar um filme de polivinilbutiral (que é um termoplástico viscoelástico com índice de refração semelhante ao do vidro) entre duas folhas de vidro para que absorva a energia derivada da propagação de fissuras.