O vidro de aluminossilicato é o “vidro mais forte de todos os tempos?”

Opinião do editor: Os cientistas desenvolveram uma nova maneira de fazer vidro superforte. O processo mistura vidro de óxido regular com aluminossilicato a temperaturas e pressões extremamente altas. O material resultante tem algumas publicações chamando-o de “vidro mais forte de todos os tempos”, mas será?

Cientistas de materiais da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, desenvolveram um vidro que é duas vezes mais forte que o Gorilla Glass. O Gorilla Glass Victus da Corning é o material mais resistente, com resistência à fratura de 0,76 megapascais (MPa). O vidro produzido no estudo de Bayreuth – publicado na revista Nature Materials deste mês – tem resistência de 1,99 MPa. Os pesquisadores afirmam que ele supera “qualquer outro vidro de óxido em massa relatado”, o que levou a Extreme Tech a publicar a manchete sensacionalista: “Cientistas usam calor e pressão extremos para criar o vidro mais forte de todos os tempos”. Mas é o vidro mais forte de todos os tempos?

A manchete me fez pensar em uma época em 2016, quando as pessoas enlouqueceram com a previsão de Star Trek da descoberta do alumínio transparente. Você deve se lembrar da cena em Star Trek 4: The Voyage Home, onde Scotty e Bones convencem um engenheiro de polímeros a fornecer-lhes materiais para construir um tanque para abrigar uma baleia em troca da fórmula do alumínio transparente (abaixo).

Foi uma história sensacionalista na época, rapidamente desmentida por pessoas apontando que as patentes de desenvolvimento de oxinitreto de alumínio (AlON) remontam a 1978, oito anos antes do lançamento do filme. Algumas das primeiras amostras comerciais foram criadas em 1984, dois anos antes do lançamento do filme. É claro que se seguiram anos de progresso na investigação e um avanço em 2016 no processo de fabrico descoberto pela Universidade de Oxford levou ao equívoco amplamente divulgado.

O material da Universidade de Bayreuth é sutilmente diferente do AlON, mas não é mais forte. AlON é fabricado pela fusão de átomos de alumínio, oxigênio e nitrogênio em uma cerâmica transparente. O vidro de aluminossilicato mistura vidro de óxido padrão com silício, alumínio, boro e oxigênio (aluminossilicato). Quimicamente, a principal diferença é a substituição do nitrogênio pelo boro.

O processo de fabricação do AlON envolve misturar pó de alumina com negro de fumo e aquecê-lo a cerca de 1.650-1.850 graus Celsius em uma atmosfera rica em nitrogênio. Os pesquisadores de Bayreuth combinaram vidro de óxido com aluminossilicato e o aqueceram a 1.000°C sob 10-15 gigapascais (GPa) de pressão. Ambos os processos criam uma estrutura paracristalina muito dura (abaixo).

Vidro amorfo comum (esquerda) versus vidro paracristalino (direita). As regiões mais claras ficam mais ordenadas agregando força. Crédito da imagem: Universidade de Bayreuth

O processo Bayreuth resulta em vidro com resistência à fratura de 1,99 MPa +/- 0,06 MPa, apenas ligeiramente superior ou inferior ao AlON (2,0 MPa). Portanto, para todos os efeitos, este novo vidro tem a mesma resistência que as formas atuais de AlON. Infelizmente, nem empata em primeiro lugar quando se trata de força.

No início deste ano, cientistas chineses sintetizaram um vidro suficientemente duro para riscar diamantes. Tentativamente denominado AM-III, o material amorfo foi avaliado em 113 GPa no teste de dureza Vickers. Para referência, muitos diamantes naturais têm uma resistência entre 70-100 GPa. No entanto, as pedras mais duras podem inclinar a escala para 150 GPa. Este vidro é feito aquecendo e comprimindo muito lentamente o fulereno a 25 GPa de pressão e 1.200°C durante 12 horas.

Todas essas substâncias diferem em graus variados, mas todas são rotuladas como “vidro”. Não acredito que a Extreme Tech estivesse sendo hipócrita em seu título. Acho que foi apanhado pelo hype, como vimos em avanços anteriores neste campo. A afirmação do estudo de que o vidro de aluminossilicato é mais forte do que qualquer outro vidro de óxido a granel é válida, mas apenas com a qualificação "óxido a granel". Tanto o AlON quanto o vidro de fulereno podem legitimamente fazer a mesma afirmação, sendo o último o mais forte atualmente.

Crédito da imagem: Stilvetro Acqui