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O que é vidro metálico, e como ele vai revolucionar o futuro?

O que é vidro metálico, e como ele vai revolucionar o futuro?

A maioria das coisas que nos rodeia em nossas vidas diárias é feita de aço ou plástico. Ambos os materiais têm suas próprias forças e fraquezas. Como você deve ter notado, nós não usamos aço para garrafas de água ou plástico para apoiar edifícios.

Plástico é inestimável por causa de sua capacidade de tomar qualquer forma. Ser a alternativa mais barata para tarefas que não requerem uma estrutura de suporte forte é um bônus adicional. O único inconveniente é que ele se dobra facilmente e, portanto, não pode ser usado para trabalhos de força intensiva. A popularidade da Steel, por outro lado, é apenas um compromisso entre força e preço. Sabemos que o aço não é o metal mais forte lá fora, mas sua relação custo-benefício tornou uma das melhores escolhas para equipamentos de construção. No entanto, o aço não pode ser congelado em diferentes formas intrincadas, o que um pouco limita o uso potencial desse metal

Suas desvantagens de cortesia nos obrigam a chegar a um material que pode resolver ambos os problemas. E se pudéssemos encontrar algo tão forte como o aço e tão adaptável quanto o plástico? É aqui que entra o vidro metálico.

Por que é chamado de vidro metálico?

Os sólidos podem ser um dos dois tipos – amorfo ou cristalino. Eles são diferenciados pelo tipo de disposição de seus átomos componentes. Estes átomos no interior do sólido se fundem em certas formações quando o objecto é arrefecido a partir do seu estado líquido. Dentro de um líquido, os átomos são livres para se mover em qualquer direção, fazendo seus movimentos como um todo muito aleatório e caótico. Quando esfriamos este líquido, o movimento dos átomos componentes começa a ficar restrito e finalmente pára quando o líquido congela em um sólido.

Amorfo (à esquerda), Cristalino (à direita)

Amorfo (à esquerda), Cristalino (à direita)

Um sólido cristalino, tal como açúcar, ouro ou diamante, é caracterizado por este congelamento dos átomos numa estrutura particular. Esta estrutura é uniforme em todo o sólido, o que o faz parecer o mesmo em todos os lugares quando visto na escala molecular. Vidro, por outro lado é um material sólido obtido a partir de líquido que não cristaliza durante o resfriamento. Portanto, é considerado um sólido amorfo, o que significa que os átomos são embalados de forma mais ou menos aleatória semelhante, à do estado líquido.

Mesmo o homem de aço pode ser feito de plástico

Até o Homem de Aço pode ser feito de plástico. Source- idlehands.com

A palavra vidro é mais popularmente associada com os copos de silicato transparentes familiares que também contêm pequenas quantidades de óxidos metálicos. Este vidro, no entanto, não é metálico, o que implica que ele não exibe comportamento metálico como a condução de eletricidade ou alta durabilidade. Consequentemente, os vidros metálicos são sólidos amorfos que também exibem propriedades metálicas. Normalmente, os metais congelam em uma estrutura uniforme cristalina, o que torna a ocorrência de vidros metálicos raros. No entanto, se arrefecermos um metal líquido muito rápido, obtemos a mesma estrutura amorfa que é exibida pelo vidro metálico.

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Dito isto, os metais e ligas líquidos cristalizam tão rapidamente ao arrefecer que não foi até 1960 que se obteve o primeiro vidro metálico verdadeiro, uma mistura de alumínio e silício. O líquido tinha de ser arrefecido a taxas elevadas, tal como 1000 graus Celsius por segundo, e mesmo assim o produto era tipo fita. Este copo infelizmente era muito fino e caro para justificar a substituição do aço como uma grande comodidade de construção. Os cientistas descobriram mais tarde que as misturas de certos metais como platina, paládio e zircônio, entre outros, podem formar uma liga que congela gradualmente, enquanto também escapa à cristalização.

Como o vidro metálico é útil?

Vidro Metálico

Moldado facilmente. Fonte- futureofthings.com

Primeiro, como outros tipos de vidro, estes vidros metálicos experimentam uma transição de vidro para um estado líquido super-resfriado por aquecimento. Neste estado, a viscosidade do vidro pode ser controlada numa vasta gama, criando a possibilidade de uma grande flexibilidade na formação do vidro. Em segundo lugar, eles têm alta resistência à ruptura e resistência em relação ao plástico. Terceiro, os vidros metálicos à base de ferro são materiais magnéticos muito eficientes, pois não possuem os defeitos que observamos em alguns objetos cristalinos. Em quarto lugar, eles são resistentes à corrosão e desgaste.

Uma desvantagem problemática da utilização de vidro metálico é que é enfraquecida pela deformação, ao contrário das ligas cristalinas, devido à sua estrutura amorfa. Desde que os átomos não são embalados ordenadamente, podem começar empurrados a um lado ao experimentar a tensão pesada.

Produtos de vidro metálico

Produtos Metálicos Do Vidro. Source- vitreloy.caltech.ed

Os cientistas criaram cerca de uma dúzia de tipos de vidro metálico em forma a granel – barras, por exemplo -, misturando quatro ou cinco elementos que possuem átomos de tamanhos variados. Isso torna mais difícil para a mistura formar grades cristalinas. Uma dessas novas ligas metálicas de vidro está sendo usada comercialmente para fazer cabeças de clubes de golfe poderosas.

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Do ponto de vista científico, os óculos metálicos são fascinantes porque muitas das suas propriedades e comportamentos importantes só agora começam a ser compreendidos. Parte do desafio em entendê-los ocorre porque é muito mais difícil caracterizar a estrutura (e, criticamente, os defeitos na estrutura) de um material amorfo do que identificar as características de um material cristalino.

Referências:

  1. Vidros metálicos – John Hopkins
  2. Metallic Glasses- The Free Dictionary
  3. Metal Amorfo – Wikipédia, a enciclopédia livre
  4. Metallic Glass- Science Daily

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