(23/01/2011) – Equipe formada por vários laboratórios de pesquisa dos Estados Unidos desenvolveu um vidro resistente a danos que supera a tenacidade e a resistência de qualquer outro material conhecido. Seus criadores afirmam que versões ainda melhores são teoricamente possíveis de se obter.
Vidro metálico – O novo vidro metálico é uma microliga que contém paládio, metal de 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. 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 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 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. Esta fase cristalina, que assume a forma de padrões dendríticos que permeiam a estrutura amorfa do vidro, funciona como barreira microestrutural para evitar a propagação da rachadura.
Plasticidade – Neste novo trabalho, a equipe produziu um material de vidro puro, cuja composição química única gera 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.
Fonte: Inovação Tecnológica/Nature Materials
