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Liga de Níquel-Titânio: desbloqueando a super elasticidade com memória, remodelando o futuro da tecnologia

2025-03-03

 Na era atual de rápido desenvolvimento tecnológico, o surgimento constante de novos materiais tem trazido mudanças revolucionárias para vários campos. Entre eles, a liga de níquel-titânio, graças às suas características únicas de memória superelástica, está gradualmente se tornando uma força chave para remodelar o futuro da tecnologia.  
		A liga de níquel-titânio, como o nome sugere, é feita pela fusão de dois elementos metálicos, níquel e titânio, em proporções específicas. Sua característica mais notável é o efeito de memória de forma e a superelasticidade. O efeito de memória de forma permite que a liga de níquel-titânio seja moldada em qualquer forma em baixas temperaturas e, quando a temperatura sobe a um valor específico (próximo à temperatura corporal humana de 37°C), ela rapidamente retorna à forma pré-definida. Essa característica mágica é originada pelo mecanismo de transformação martensítica dentro da liga, onde a estrutura cristalina da liga pode se transformar reversivelmente entre austenita (alta simetria) e martensita (baixa simetria) durante a variação de temperatura. 
 
		A superelasticidade confere à liga de níquel-titânio uma flexibilidade extraordinária. Ela pode suportar uma deformação elástica de até 8%-10%, enquanto o aço inoxidável suporta apenas 0,5% e a liga de titânio 2%. Isso significa que a liga de níquel-titânio pode suportar repetidas flexões e alongamentos sem sofrer deformação plástica. 
 
		Essas características da liga de níquel-titânio a tornam brilhante no campo médico. Na intervenção cardiovascular, ela se tornou o "guardião" da revolução minimamente invasiva. Por exemplo, a tecnologia de ablação por campo pulsado (PFA) depende fortemente dos cateteres de liga de níquel-titânio. Após a inserção no coração, o cateter se expande para a forma prevista, liberando um campo elétrico pulsado de alta frequência que realiza a ablação precisa das células musculares cardíacas anormais por "eletroporação", tratando a fibrilação atrial. Comparado à ablação por radiofrequência tradicional, o PFA reduz o dano aos tecidos circundantes em 70% e o tempo cirúrgico em 40%. O sistema PulseSelect da Medtronic recebeu a primeira aprovação da FDA para a tecnologia de ablação por pulso no final de 2023, e em outubro de 2024, seu sistema Affera Sphere - 9 para mapeamento e ablação também foi aprovado, inovando ao usar toda a estrutura expansível de liga de níquel-titânio como um eletrodo único. Ao mesmo tempo, o sistema TriClip da Abbott utiliza um clipe de liga de níquel-titânio para reparo transcateter de borda a borda da válvula tricúspide (TEER); a válvula Harmony da Medtronic, com sua estrutura autoexpansível de níquel-titânio, permite a substituição valvar sem cirurgia aberta. 
 
		No campo da neurologia, a empresa de interfaces cérebro-máquina Synchro implantou o stent de liga de níquel-titânio Stentrode nos vasos cerebrais, capaz de captar sinais neurais para controlar dispositivos externos. Os ensaios clínicos de 2024 foram surpreendentes, com pacientes paralisados alcançando uma velocidade de digitação de 90 caracteres por minuto com o Stentrode, quase próximo ao nível de pessoas normais. 
 
		Além disso, na reparação ortopédica, a liga de níquel-titânio também se destaca. As placas ortopédicas feitas com essa liga podem se ajustar perfeitamente às curvas ósseas e amortecer eficazmente os impactos do movimento, aumentando significativamente a velocidade de cicatrização óssea pós-operatória e melhorando a liberdade de movimento dos pacientes. 
 
		Além do campo médico, a liga de níquel-titânio também demonstra grande potencial de aplicação em outras indústrias. Na aeroespacial, devido às suas boas propriedades de memória de forma e superelasticidade, pode se adaptar às variações de estresse mecânico em ambientes extremos, sendo usada na fabricação de mecanismos de dobragem de asas de aviões e dispositivos de desdobramento de painéis solares de satélites. No campo dos robôs inteligentes, a liga de níquel-titânio pode simular a contração muscular, tornando os movimentos dos robôs mais flexíveis e naturais, possibilitando a fabricação de robôs biomiméticos mais avançados. 
 
		Com a expansão contínua das aplicações da liga de níquel-titânio, seu mercado também está crescendo constantemente. Em 2024, muitas grandes transações no campo da tecnologia médica estiveram intimamente relacionadas à liga de níquel-titânio. A Johnson & Johnson adquiriu a V-Wave por 1,7 bilhão de dólares, atraída pelo seu dispositivo de derivação atrial de liga de níquel-titânio, que alivia a pressão ventricular em pacientes com insuficiência cardíaca, ajudando a Johnson & Johnson a entrar com sucesso no mercado de tratamento de insuficiência cardíaca de trilhões de dólares. A Boston Scientific adquiriu a Silk Road Medical por 1,18 bilhão de dólares, pois a tecnologia de reconstrução carotídea transcarotídea (TCAR) da Silk Road depende de stents de liga de níquel-titânio, aumentando a participação da Boston Scientific no mercado neurovascular para 25%. 
 
		Na cadeia industrial upstream, também surgiram várias iniciativas de integração. No final de 2023, as empresas que dominam a tecnologia central de fusão da liga de níquel-titânio estavam em movimento constante. Em outubro de 2023, essas empresas controlavam 40% da capacidade global de produção de níquel-titânio médico; em janeiro de 2024, a Confluent e a ATI cooperaram para expandir a produção, reduzindo o ciclo de fusão de 8 para 4 semanas para atender à crescente demanda do mercado por cateteres e stents de liga de níquel-titânio. 
 
		No entanto, apesar das amplas perspectivas da liga de níquel-titânio, ainda enfrenta alguns desafios no processo de pesquisa e aplicação. Por exemplo, a liga de níquel-titânio produzida por tecnologia de fusão a laser em leito de pó metálico (PBF-LB/M) geralmente apresenta ductilidade cerca de 20% menor do que a liga produzida por processos tradicionais. Pesquisas descobriram que a liga NiTi rica em níquel produzida por PBF-LB/M apresenta fragilidade significativa após tratamento de solução a 1000°C, devido à formação anormal de precipitados ricos em titânio e oxigênio durante o tratamento térmico, formando uma rede frágil rica em oxigênio Ti2Ni na interface, que impede a recristalização e causa fratura frágil ao longo da interface. No entanto, os pesquisadores estão explorando ativamente soluções, propondo métodos para evitar a fragilização da liga NiTi rica em níquel causada pelo tratamento térmico, por meio de estudos aprofundados da microestrutura e morfologia da fratura. 
 
		Olhando para o futuro, com o aprofundamento contínuo da pesquisa e a inovação tecnológica constante, a liga de níquel-titânio tem potencial para alcançar avanços em mais áreas. Ela impulsionará ainda mais a tecnologia médica para direções mais minimamente invasivas e precisas, oferecendo aos pacientes mais opções de tratamento e melhores resultados de recuperação. Nos campos aeroespacial e de robótica inteligente, a liga de níquel-titânio também ajudará a realizar designs e aplicações mais eficientes e inteligentes. É previsível que, graças às suas características de memória superelástica, a liga de níquel-titânio desempenhará um papel indispensável no processo de remodelar o futuro da tecnologia, inaugurando uma nova era de aplicação de materiais.