Foto: Paddy Royall
Será possível imaginar uma asa de avião feita de vidro? De vidro metálico, sim, uma espécie de vidro que poderá ser desenvolvido graças a uma descoberta fundamental feita por cientistas da Universidade de Bristol, Inglaterra.
Híbrido entre sólido e líquido
Para entender a importância da descoberta é preciso lembrar que a estrutura atômica do vidro está em um ponto intermediário entre os sólidos e os líquidos - apesar de ter a aparência de um sólido, as moléculas do vidro movem-se como em um líquido, só que muito mais lentamente. É como se as moléculas do vidro estivessem em um engarrafamento.
Quando o vidro se resfria seus átomos não conseguem se estruturar em uma rede ordenada, como acontece nos sólidos. Mas também não ficam totalmente soltos, como nos líquidos.
Compreender porque isso acontece é uma questão complicada porque os átomos são pequenos demais para serem observados em tempo real. Há pouco mais de 50 anos, o físico Charles Frank sugeriu que esses átomos formavam icosaedros, sólidos com 20 faces. Mas até agora tinha sido impossível comprovar essa teoria.
Rede cristalina
"Alguns materiais se cristalizam à medida que esfriam, organizando seus átomos em um padrão altamente regular chamado rede cristalina. Mas, embora o vidro 'queira' se tornar um cristal, quando ele esfria seus átomos ficam amontoados em um arranjo praticamente aleatório, impedindo que ele forme uma estrutura regular," explica o Dr. Patrick Royall.
Foi então que ele teve uma idéia: simular o que acontece com os átomos de vidro durante o processo de resfriamento utilizando uma solução coloidal, um gel misturado com minúsculas esferas de plástico, medindo dois micrômetros de diâmetro cada uma. As microesferas imitam o comportamento dos átomos do vidro, permitindo observar como esses átomos se comportam.
Icosaedros
O resultado confirma exatamente as predições do professor Frank: os átomos do vidro não se estruturam porque eles formam icosaedros, que são grandes demais para se movimentar livremente e acabam em um "engarrafamento atômico."
A compreensão desse processo deverá permitir o desenvolvimento de materiais que possuam propriedades híbridas, localizadas em algum ponto entre as propriedades dos vidros e dos metais, tirando proveito do que cada um deles tem de melhor.
Aviões com asas de vidro
O exemplo imediatamente lembrado pelo Dr. Royall são as asas dos aviões. Esses materiais híbridos, sem a estrutura cristalina ordenada dos metais, deverão ser mais resistentes à fadiga metálica, um fenômeno que se apresenta na forma de fissuras e quebras quando as camadas de cristais de um metal são forçadas umas sobre as outras.
Por outro lado, com estruturas mais regulares do que o vidro comum, eles poderão ser "semimaleáveis", não tão quebradiços quanto o vidro, graças às características de um líquido que o vidro herda de sua estrutura não tão regular.
Para conhecer outra pesquisa que estuda a possibilidade de construção dos vidros metálicos veja Desvendado o mistério dos vidros metálicos.
Será possível imaginar uma asa de avião feita de vidro? De vidro metálico, sim, uma espécie de vidro que poderá ser desenvolvido graças a uma descoberta fundamental feita por cientistas da Universidade de Bristol, Inglaterra.Híbrido entre sólido e líquido
Para entender a importância da descoberta é preciso lembrar que a estrutura atômica do vidro está em um ponto intermediário entre os sólidos e os líquidos - apesar de ter a aparência de um sólido, as moléculas do vidro movem-se como em um líquido, só que muito mais lentamente. É como se as moléculas do vidro estivessem em um engarrafamento.
Quando o vidro se resfria seus átomos não conseguem se estruturar em uma rede ordenada, como acontece nos sólidos. Mas também não ficam totalmente soltos, como nos líquidos.
Compreender porque isso acontece é uma questão complicada porque os átomos são pequenos demais para serem observados em tempo real. Há pouco mais de 50 anos, o físico Charles Frank sugeriu que esses átomos formavam icosaedros, sólidos com 20 faces. Mas até agora tinha sido impossível comprovar essa teoria.
Rede cristalina
"Alguns materiais se cristalizam à medida que esfriam, organizando seus átomos em um padrão altamente regular chamado rede cristalina. Mas, embora o vidro 'queira' se tornar um cristal, quando ele esfria seus átomos ficam amontoados em um arranjo praticamente aleatório, impedindo que ele forme uma estrutura regular," explica o Dr. Patrick Royall.
Foi então que ele teve uma idéia: simular o que acontece com os átomos de vidro durante o processo de resfriamento utilizando uma solução coloidal, um gel misturado com minúsculas esferas de plástico, medindo dois micrômetros de diâmetro cada uma. As microesferas imitam o comportamento dos átomos do vidro, permitindo observar como esses átomos se comportam.
Icosaedros
O resultado confirma exatamente as predições do professor Frank: os átomos do vidro não se estruturam porque eles formam icosaedros, que são grandes demais para se movimentar livremente e acabam em um "engarrafamento atômico."
A compreensão desse processo deverá permitir o desenvolvimento de materiais que possuam propriedades híbridas, localizadas em algum ponto entre as propriedades dos vidros e dos metais, tirando proveito do que cada um deles tem de melhor.
Aviões com asas de vidro
O exemplo imediatamente lembrado pelo Dr. Royall são as asas dos aviões. Esses materiais híbridos, sem a estrutura cristalina ordenada dos metais, deverão ser mais resistentes à fadiga metálica, um fenômeno que se apresenta na forma de fissuras e quebras quando as camadas de cristais de um metal são forçadas umas sobre as outras.
Por outro lado, com estruturas mais regulares do que o vidro comum, eles poderão ser "semimaleáveis", não tão quebradiços quanto o vidro, graças às características de um líquido que o vidro herda de sua estrutura não tão regular.
Para conhecer outra pesquisa que estuda a possibilidade de construção dos vidros metálicos veja Desvendado o mistério dos vidros metálicos.