Esmalte dos dentes na indústria aeroespacial

Fotos: Divulgação e Chai et al.

Você já deve ter ouvido falar que o esmalte dos dentes é a parte mais dura do corpo humano. Contudo, do ponto de vista da sua composição, o esmalte é uma espécie de cerâmica mineral que não é mais dura do que um vidro comum.

Se o segredo da sua resistência estivesse unicamente na sua composição mineral, não seria necessário morder uma castanha para que o esmalte se quebrasse inteiramente.

Mas isto não acontece e a razão pela qual o dente suporta quantidades gigantescas de pressão tem sido um mistério para os cientistas.

Estrutura dos dentes
Agora, um grupo internacional de pesquisadores utilizou ferramentas sofisticadas de imageamento e testes exaustivos com dentes extraídos de pacientes para tentar desvendar a estrutura cristalográfica do esmalte dos dentes - a forma como suas moléculas se organizam para suportar enormes pressões, em busca de uma resposta para esse mistério. E a busca parece ter sido frutífera.

A resposta está na estrutura altamente sofisticada dos dentes, que é a responsável por mantê-los íntegros. "Os dentes são feitos de um material compósito extremamente sofisticado que reage de forma extraordinária quando submetido a fortes pressões," explica o professor Herzl Chai, principal autor do estudo.

Fibras sintéticas
Uma curiosidade é que o professor Chai não é dentista - ele é engenheiro aeronáutico. E ele tampouco começou a pesquisar o esmalte dos dentes por acaso - seu interesse está no desenvolvimento de materiais que sejam mais leves e mais resistentes, superiores aos compósitos e fibras de carbono atualmente utilizados nos aviões mais modernos.

A indústria aeroespacial e automotiva usa materiais sofisticados para suportar grandes pressões e evitar que as peças se quebrem sob impacto. Por exemplo, os aviões mais modernos estão sendo fabricados com materiais compósitos formados pela justaposição de camadas de fibras de vidro e fibras de carbono, coladas por uma resina.

Apesar do apelo high-tech desses aviões e da estrutura dos carros de Fórmula 1, esses materiais de última geração não se comparam com o esmalte dos nossos dentes quando o assunto é a resistência. Mas os resultados da pesquisa do grupo do professor Chai poderão ajudar a diminuir a distância que os separa.

Tecido em forma de onda
Nos dentes, as "fibras" não são dispostas na forma de uma rede, como nos compósitos de fibra de carbono - elas são tecidas na forma de ondas. Há hierarquias de fibras e matrizes arranjadas em diversas camadas, ao contrário das camadas de espessura fixa dos compósitos usados nos carros e nos aviões.

Quando é submetida à pressão mecânica, essa arquitetura ondulada não oferece um caminho óbvio para que o estresse se espalhe, o que resultaria na sua quebra imediata naquela direção. Em vez disso, o estresse se espalha de forma mais ou menos aleatória, criando microfissuras que absorvem a pressão em conjunto, evitando rachaduras maiores e quebras.

Os pesquisadores afirmam que, ao desvendar essa estrutura, assim como entender o seu funcionamento, eles agora terão condições de projetar materiais sintéticos muito mais resistentes do que os atuais, incluindo compósitos para uso aeronáutico, que serão mais resistentes e poderão ainda mais leves do que os atuais.

Autocicatrizante
O dente tem uma vantagem adicional difícil de equiparar: ele é capaz de se recuperar das microfissuras. Mas os engenheiros estão trabalhando também nesse caminho - outras pesquisas já demonstraram que é possível incluir a autocicatrização até em metais.

Embora a criação de carros e aviões autocicatrizantes seja um objetivo distante no futuro, esta pesquisa permitirá que os engenheiros comecem já a desenvolver materiais significativamente mais resistentes do que os atuais, ainda que não tão duráveis quanto o esmalte dos nossos dentes.