“One Piece” é uma história de lutinha. Sim, sim, fato, mas não é só isso não. É uma obra bastante complexa que permite discutir inúmeros temas científicos, dentre eles a ciência exata da Engenharia de Materiais.

A prova disso é a variedade de materiais fascinantes que desempenham papéis importantes na história. Desde o protagonista Luffy, que possui propriedades de borracha devido a uma fruta do diabo (ou Akuma no Mi) que ele comeu, até outros personagens como Jozu, cujo corpo é feito de diamante, e Franky, que utiliza metais em seu robô gigante.

Quem acompanha a obra, entende que esses materiais não são somente o que compõe cada objeto/pessoa: mas o que os faz serem diferentes. Dessa forma, é muito importante entender conceitos básico de engenharia e ciências dos materiais, que ajudam a compreender porque a borracha estica e o diamante brilha.

Na vida cotidiana, os materiais estão presentes em todos os aspectos, desde transporte e moradia até vestimentas e comunicação. Ao longo da história humana, o desenvolvimento de materiais tem sido fundamental para o progresso da sociedade. Desde a “Idade da Pedra” até a “Era da Informação”, a manipulação de materiais tem impulsionado descobertas e inovações. Hoje, temos uma ampla gama de materiais, desde lã, utilizada há milênios como vestimenta, até semicondutores presentes em sondas espaciais.

Os quatro componentes que fazem um material

Você que já leu Marineford em One Piece pode estar se dizendo: os quatros componentes são gelo, magma, luz e… e… Buda? Bem, provavelmente você não está dizendo nada disso, até porque não tem a ver. O estudo dos materiais abrange quatro componentes interconectados: estrutura, propriedades, processamento e desempenho. A compreensão desses componentes é importante para ter claro o porquê de um material ser como é e o porquê de ele ser aplicado onde ele é aplicado. Veremos:

• Estrutura: componente complexo, que envolve conceitos profundamente ligados à química e à física. De maneira simples, a estrutura de um material está relacionada à organização de seus componentes internos. Isso abrange desde as interações subatômicas entre elétrons e núcleos, até o comportamento de átomos, moléculas e aglomerados em níveis microscópicos e macroscópicos.
• Propriedades: Basicamente, refere-se à resposta de um material a estímulos externos. Por exemplo, quando uma borracha é esticada, ela suporta uma deformação até atingir seu limite elástico, onde pode retornar à sua forma original após a remoção da força. Ao continuar aplicando a força além desse limite, a borracha se rompe. Esse limite é conhecido como limite de resistência à tração. As propriedades dos materiais podem ser medidas em diversas categorias, como mecânicas, elétricas, térmicas, magnéticas, ópticas e deteriorativas.
• Processamento: Trata-se de um meio fundamental para manipular a estrutura e as propriedades dos materiais. Por exemplo, na produção de uma katana, é necessário utilizar técnicas de forjamento e tratamentos térmicos específicos. Diferentes processos resultariam em um produto com características distintas, que não seriam típicas de um aço usado para katanas.
• Desempenho: Refere-se à capacidade de um material em fornecer um resultado específico em determinada aplicação. Voltando ao exemplo da borracha, se Luffy possuísse uma borracha que esticasse 50% a menos sem romper, o desempenho de seu soco contra Doflamingo, um dos infames vilões de One Piece, teria sido decepcionante. No golpe em que ele esticou o braço “para sempre”, correria o risco de nem mesmo atingir o oponente.

Tal como o bando dos Piratas do Chapéu de Palha, cada um dos componentes é fundamental e é impossível pensar num material sem pensar em todos os componentes juntos e interagindo entre eles. Alterar um deles implica em alterar todos as outros (Figura 1).

Portanto, não adianta ter um aço produzido com a matéria-prima mais nobre, com excelente resistência mecânica para a fabricação de um carro, se o material sofrer corrosão na primeira chuva. Da mesma forma, uma borracha processada de maneira ideal para a produção de um pneu não seria adequada para a fabricação de uma bola de basquete, pois apresentaria peso excessivo e insuficiente capacidade de quicar. Os quatro componentes sempre devem ser observados em conjunto.

Figura 1 — Tetraedro dos quatro componentes fundamentais de um material: Estrutura (ou composição), propriedades, processamento (ou síntese) e desempenho (ou produto). Fonte: DE ENGENHARIA MECÂNICA, Colegiado do Curso. Projeto Pedagógico de Curso. Universidade Federal Fluminense-2009, 2012.

Os tipos de materiais

Bem, os materiais se classificam em Logia, Paramecia e Zoan. Eita, eita, eita! Algo errado não está certo. Bem, a classificação que trouxe é a das akuma no mi, e elas são assim, pois agrupam frutas do diabo de One Piece, que obedecem certos critério.

Com materiais não é diferente, nenhum material é igual a outro, e alguns materiais se assemelham mais a uns do que a outros. Por exemplo, temos o Franky Shogun, um robô gigante utilizado como arma por Franky, um membro dos Chapéus de Palha. Esse robô pode ser composto de uma liga de titânio, enquanto as katanas de Zoro, outro Chapéu de Palha, são produzidas a partir de uma liga de aço.

Embora sejam materiais diferentes, eles são bastante semelhantes quando comparados a outros, como a borracha e o diamante que compõem os corpos de Luffy e Jozu, respectivamente.

Tal como as akuma no mi, os materiais sólidos são geralmente divididos em três categorias básicas: metais, cerâmicas e polímeros (Figura 2). Essa divisão é baseada principalmente nos componentes da estrutura, como mencionado anteriormente, ou seja, na composição química e estrutura atômica. Basicamente, todos os materiais se enquadram em uma dessas categorias.

Embora, metais, cerâmicas e polímeros sejam bem diferentes, nada impede que um produto seja feito com qualquer um desses três materiais. Um exemplo é a embalagem de uma bebida à base de cola. Em One Piece, essa bebida é o combustível usado por Franky.

Frequentemente, vemos Franky reabastecendo-se através de garrafas de vidro contendo cola, que é um material cerâmico. Em nosso mundo, também encontramos essa bebida em garrafas de plástico, um polímero, e em latas de alumínio, um metal. Obviamente, a escolha do material pela fabricante da bebida tem uma componente econômica importante, mas a qualidade do produto a ser entregue ao consumidor também é levada em consideração. A seleção do material da embalagem desempenha um papel fundamental nesse processo.

Figura 2 — As três categorias de akuma no mi, em ordem, superior da esquerda para direita: paramecia, logia e zoan; e as três categorias de materiais, em ordem, inferior da esquerda para direita: metal, cerâmica e polímero.

Existem também outras duas categorias possíveis: compósitos e materiais avançados. Nesses casos, além da estrutura, outros componentes, como propriedades e desempenho, são considerados para a classificação.

Vamos explorar mais a fundo cada uma delas, mas você vai ter aguardar o próximo texto, que já sai na quarta-feira, dia 14/06. Caso já tenha passado a quarta-feira, você já pode acessar ele no Portal Deviante ou direto por esse link.

Fontes:

Callister Jr, William D., and David G. Rethwisch. Callister’s materials science and engineering. John Wiley & Sons, 2020.

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