Pesquisadores descobrem vidro mais duro que diamante

27/09/2021 - 10h13

Na edição de agosto de O Vidroplano, noticiamos, na seção “Mundo do Vidro”, a descoberta, por pesquisadores chineses da Universidade de Yanshan, de um material vítreo com propriedades capazes de rivalizar com a resistência dos diamantes – considerado o elemento mais duro da natureza. Este mês, explicamos com detalhes como os cientistas chegaram a essa substância.

Ordem e desordem
A pesquisa chinesa foi publicada no começo de agosto na revista científica National Science Review. Para entender o que foi feito, vale conhecer um pouco mais as características microscópicas do vidro.

As propriedades mecânicas de um material (incluindo sua resistência) estão ligadas à forma com que seus átomos se juntam uns aos outros. A dureza do diamante, por exemplo, vem das quatro ligações que cada um de seus átomos de carbono fazem com os vizinhos. Substâncias vítreas não têm esse tipo de padrão, pelo contrário: a estrutura atômica de nosso material é desordenada, com átomos espalhados. Essa “bagunça” garante ao vidro uma grande variedade de propriedades ópticas, mas, ao mesmo tempo, é o que faz com que ele possa ser quebrado.

A grande questão para os cientistas era saber se, em laboratório, dá para ordenar a estrutura atômica de um vidro, tornando-o mais duro. A resposta é: depende dos ingredientes que o formam. Para conferir isso de perto, a solução foi experimentar.

Cozinhando partículas
A equipe “esmagou” esferas de carbono sob intensa pressão (25 GPas — gigapascals —, o equivalente a quase 250 mil atmosferas) e, depois, “cozinhou” esse mingau a mais de 1.000 ºC. Os três materiais resultantes passaram por testes e observações, e um deles se diferenciou nessa etapa, pois se mostrou mais duro que diamantes.

Uma medida comum de dureza, o chamado “teste de Vickers”, usa uma ponta de diamante para riscar o elemento a ser avaliado. Quanto mais resistente ele for, maior a força (medida em GPas) necessária para deixar uma marca considerável. Riscar outro diamante requer de 60 a 100 GPas; porém, um dos materiais da experiência da Universidade de Yanshan alcançou mais de 110 GPas, fazendo dele o sólido amorfo mais duro encontrado até hoje.

O que espera o futuro
De acordo com reportagem do site Science Alert, ainda não há previsão para o uso comercial em larga escala do produto – como foi criado em caráter experimental, por enquanto, reproduzi-lo seria uma tarefa muito cara. No entanto, especula-se que poderá ser aplicado, em um primeiro momento, em ambientes de alta pressão, substituindo transistores de silício.

Conhece os ultrarresistentes?
Diversos eletrônicos são feitos com os chamados vidros ultrarresistentes. São materiais com espessura mínima, até mesmo menores que 1 mm, e, ainda assim, suportam impactos e não riscam – podem até ser utilizados em certas aplicações em automóveis e na decoração de interiores. Alguns produtos desse tipo:

– Dragontrain, da AGC;
– Gorilla Glass, da Corning;
– Linha Xensation, da Schott.