Ensaios de Microscopia: quais são e como funcionam?

Publicado por Materiais Júnior em outubro 5, 2019outubro 5, 2019

O que são os Ensaios de Microscopia?

As análise microscópicas são muito utilizadas no estudo e na caracterização de materiais. Geralmente, um microscópio óptico comum não é capaz de fornecer muitas informações sobre a estrutura de um material, sendo necessário que se recorra aos microscópios eletrônicos.

Na engenharia de materiais, realizamos diversas análises microscópicas por meio de ensaios que iremos apresentar para você. Elas auxiliam no trabalho de seleção de materiais, desenvolvimento de produto e determinação de elementos presentes em um determinado material.

Principais Ensaios de Microscopia

Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)

O Microscópio Eletrônico de Varredura contém uma fonte geradora de um feixe de elétrons que é disparado continuamente na amostra durante o ensaio, realizando uma varredura em sua superfície. O MEV é um instrumento muito versátil e usado rotineiramente para a análise microestrutural de materiais sólidos. Apesar da complexidade dos mecanismos para a obtenção da imagem, o resultado é uma imagem de muito fácil interpretação.

Para a realização dos ensaios, quando temos elementos em maior quantidade na amostra pode-se identificá-los com elevada precisão, no entanto, quando os elementos estão presentes em quantidades pequenas ou apresentam somente traços, erros de interpretação podem ocorrer em consequência das interferências, por exemplo.

Equipamento de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Fonte

A possibilidade de determinar a composição química a nível micrométrico é a grande vantagem do MEV-EDS. Dependendo das características do feixe de elétrons e da composição química da amostra, o volume de interação possui dimensões lineares da ordem de 1 µm. 

De forma resumida, o MEV é um ensaio que analisa a morfologia dos materiais, fraturas sofridas, linhas de solda, entre outras características estruturais das amostras através da produção de imagens de alta resolução e alta ampliação.

Microscopia Óptica (MO)

A mais comum dentre os métodos de análises microscópicas é a microscopia óptica. Neste caso, emprega-se luz visível, que incide sobre a amostra e é refletida até o observador. A resolução, que pode ser obtida em uma imagem, depende do comprimento de onda da radiação empregada.

Embora existam microscópios ópticos capazes de fornecer aumentos superiores a este valor, tais aumentos são chamados de magnificação inútil, ou “vazios”, por não fornecerem informação adicional àquela obtida com o aumento máximo. A MO permite análises de grandes amostras em um curto espaço de tempo.

Equipamento de Microscopia Óptica (MO). Fonte

Dentre as diversas informações obtidas por esta técnica, uma delas é a dispersão e distribuição de partículas, como pigmentos, fibras, cargas de reforço ou de outros aditivos que tenham interações específicas com a luz.

Os pigmentos reduzem a amplitude das ondas através dos fenômenos de absorção e difusão, gerando um contraste e permitindo que se diferencie, na imagem gerada, a matriz polimérica das partículas presentes na composição.

Outro tipo de análise que pode ser realizada é a identificação de alguns contaminantes, principalmente se estes forem oriundos de alguma etapa do processamento, pois estes possuem como características uma intensa absorção ou reflexão da luz.

Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)

A microscopia eletrônica de transmissão é uma ferramenta fundamental para caracterização de materiais já que permite não só visualizar morfologia como também permite identificar defeitos, estrutura cristalina, relações de orientação entre fases, entre outros. Assim como o MEV, este ensaio utiliza um feixe de elétrons para formar as imagens da amostra. 

Equipamento de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Fonte

Os feixes resultantes da interação com a amostra são combinados através de uma lente objetiva e trazem uma informação interna do material analisado. Quando vinculados a sensores de dispersão de energia, podemos coletar informações composicionais. Esta técnica de microscopia é utilizada para fornecer desde informações superficiais até níveis atômicos. Em comparação com o MEV, ele detém maior poder de resolução em suas imagens.

Microscopia de Força Atômica (AFM)

O princípio fundamental do microscópio de força atômica baseia-se na medida das deflexões, que são resultantes de atração ou repulsão. Uma sonda acoplada auxilia no método e pode, ou não, estar em contato com a amostra. O estudo de superfícies de metais, semicondutores, ou  materiais isolante pode ser realizado pelo AFM. O microscópio utiliza a força atômica no lugar da corrente de tunelamento para gerar imagens.

Equipamento de Microscopia de Força Atômica (AFM). Fonte

A técnica de AFM tem causado um impacto grande na pesquisa e desenvolvimento de compostos macromoleculares, para gerar imagens de circuitos integrados, componentes ópticos, raios x, elementos armazenados em meios de comunicação e outras superfícies críticas. As imagens apresentadas por ele são de extrema definição e tridimensionais sendo considerado um dos mais potentes.

Microscopia de Luz Polarizada (MOLP)

O funcionamento do MOLP baseia-se na condução da luz pelo filtro em apenas uma direção. Esta é polarizada em um plano conforme a mesma atravessa o primeiro filtro até atingir a amostra. A luz polarizada possibilita a análise em pedras, metais e polímeros, permitindo a definição da composição e estrutura dos materiais.

Equipamento de Microscopia de Luz Polarizada (MOLP). Fonte

A microscopia de luz polarizada é usada principalmente para estudo dos minerais, cerâmicas, fibras minerais e polímeros. Estes microscópios podem realizar ambas as observações qualitativas e quantitativas e representam uma excelente ferramenta para a ciência dos materiais. 

O MOLP é mais indicado para pesquisa científica e para controle de qualidade industrial.

Metalografia

O ensaio metalográfico permite observar a microestrutura de metais e ligas, e é através dessa observação que podemos entender o desempenho macroestrutural de determinados componentes. Este método é considerado um ensaio destrutivo pois apenas uma seção da peça é analisada. A análise em si consiste em coletar informações por meio de imagem, principalmente através de Microscopia Óptica (MO) ou Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Dependendo dos objetivos da análise, é necessário um ataque químico da superfície para obter contraste na coloração de fases ou inclusões.

Equipamento de ensaio de Metalografia. Fonte

A utilização dessa técnica é apropriada em todas as etapas durante a vida útil de componentes, desde o desenvolvimento inicial, produção, controle de fabricação e se necessário na análise de falhas. Ter o controle dessas etapas garante confiabilidade ao produto.

Conclusão

A Materiais Júnior realiza diversos ensaios com análises microscópicas. Com a parceria de laboratórios do melhor departamento da América Latina, o DEMa, que fica na UFSCar, conseguimos realizar esses ensaios e auxiliar o seu negócio da melhor maneira possível. Ficou interessado? Entre em contato conosco!