Um vidro mais forte e mais resistente do que o aço?
Não apenas isso, mas um vidro resistente a danos que supera a tenacidade e a
resistência de qualquer material conhecido.
E seus criadores, uma equipe de vários laboratórios dos Estados Unidos,
afirmam que versões ainda melhores são teoricamente possíveis de se conseguir.
Vidro metálico
O novo vidro metálico é uma microliga contendo paládio, um metal com uma
elevada resistência à deformação, o que neutraliza a fragilidade intrínseca dos
materiais vítreos.
"Este é o primeiro uso de uma nova estratégia para a fabricação de vidros
metálicos, e acreditamos que podemos usá-la para tornar o vidro ainda mais forte
e resistente," afirma Robert Ritchie, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley,
um dos membros da equipe.
Segundo o pesquisador, devido ao elevado módulo de resistência ao
cisalhamento do material com paládio, a energia necessária para formar bandas de
cisalhamento é muito menor do que a energia necessária para transformar essas
bandas de cisalhamento em rachaduras
"O resultado é que o vidro mostra uma extensa plasticidade em resposta ao
estresse, permitindo que ele se curve, em vez de se quebrar," diz Ritchie.
Interrupção das trincas
Os materiais vítreos não são exatamente sólidos - eles têm uma estrutura
não-cristalina, amorfa, que os torna inerentemente fortes, mas muito
quebradiços.
Enquanto a estrutura cristalina dos metais oferece obstáculos
microestruturais - como inclusões, contornos de grânulos etc - que inibem a
propagação das rachaduras, não há nada na estrutura amorfa de um vidro que
interrompa a propagação de uma trinca.
O problema é especialmente sério nos vidros metálicos, onde bandas de
cisalhamento individuais podem se formar e se estender por todo o material, o
que leva a falhas radicais sob tensões muito pequenas.
Anteriormente, o grupo havia descoberto que a introdução de uma fase
cristalina de um metal no vidro era capaz de interromper a propagação das
trincas - veja Vidro metálico de titânio supera ligas tradicionais do metal.
Esta fase cristalina, que assume a forma de padrões dendríticos que permeiam
a estrutura amorfa do vidro, funciona como barreiras microestruturais para
evitar a propagação da rachadura.
Plasticidade
Neste novo trabalho, a equipe produziu um material de vidro puro, cuja
composição química única gera uma ampla plasticidade pela formação de bandas de
cisalhamento múltiplas, antes que as bandas individuais se transformem em
rachaduras.
As amostras iniciais do novo vidro metálico eram microligas de paládio com
silício, fósforo e germânio, que permitiram a fabricação de bastões de vidro de
aproximadamente um milímetro de diâmetro.
A adição de prata para o mix permitiu aos pesquisadores expandir a espessura
das hastes de vidro para seis milímetros.
As dimensões das peças de vidro metálico são limitadas pela necessidade de
esfriar rapidamente os metais líquidos para formar sua estrutura final amorfa,
mas os cientistas afirmam que refinamentos na técnica deverão permitir a criação
de materiais ainda mais resistentes e fortes.
Inovação Tecnológica
