Vidros Metálicos

Quando ouvimos o termo “vidro” o que vem à mente é o material das janelas ou das garrafas. Existem, porém, outros tipos de vidros como, por exemplo, os vidros metálicos.

Quando se resfria um material a partir de seu estado líquido, em dada temperatura ele passa a se solidificar, o que ocorre totalmente abaixo da temperatura de fusão ou solidificação para substâncias puras, ou progressivamente ao longo de um intervalo de temperaturas no caso de misturas.

Se pudéssemos usar um microscópio suficientemente potente neste instante, notaríamos os átomos ou moléculas do material soltos uns em relação aos outros no estado líquido, em completa desordem, passando a se ordenar durante a solidificação, gerando o que se chamam de cristais. Substância sólida ou cristalina é, portanto, aquela cujos átomos têm uma formação fixa ordenada e repetitiva (periódica).

Um líquido que gera um vidro facilmente em geral é muito viscoso, o que dificulta o deslocamento de seus átomos até alcançarem as posições da estrutura organizada dos cristais. Continuando o resfriamento, a viscosidade aumenta cada vez mais e a partir de um determinado instante, que chamamos de transição vítrea, a estrutura desordenada do estado líquido se congela e permanece inalterada em baixas temperaturas.

Como nos metais fundidos a viscosidade é baixa, na maioria das vezes eles se cristalizam rapidamente quando ultrapassam o ponto de solidificação no resfriamento. Daí se originam suas propriedades, inclusive a capacidade de se deformar plasticamente, quando planos de átomos nos cristais escorregam uns sobre os outros sob a ação de uma força externa, mudando a forma original, mas mantendo suas características físicas. Abaixo da transição vítrea a deformação plástica não é possível para vidros, em grande escala, como nos metais, pois os vidros não apresentam átomos organizados em uma estrutura cristalina.

Porém, em 1960 os pesquisadores do Instituto de Tecnologia da California W. Klement, e Pol Duwez relataram pela primeira vez a produção um metal com estrutura atômica desordenada abaixo da temperatura de solidificação assim como os vidros tradicionais. Ele foi obtido com uma liga de Au75Si25 resfriada a 1.000.000 graus por segundo Este novo material foi chamado de vidro metálico.

Os vidros metálicos não possuem a transparência dos nossos conhecidos vidros de janela ou embalagem, mas devido à falta de ordenação atômica são mais resistentes à deformação plástica que os metais sólidos de mesma composição, e são mais elásticos.

Graças às suas propriedades magnéticas, são empregados em dispositivos antifurto utilizados em grandes lojas, que acionam o alarme em caso de saída indevida de produtos.

No princípio, devido à necessidade de uma grande velocidade de resfriamento, só era possível produzir vidro metálico em fitas muito finas (0,1 mm), mas, nos últimos anos, pesquisadores desenvolveram novas composições combinando elementos para dificultar o caminho da cristalização, e eles já podem ser produzidos em volumes maiores. Uma aplicação bastante interessante de vidros metálicos é na confecção de tacos de golfe, devido a sua dureza e alta resiliência, ou seja, reconstituição elástica sem perdas, que permitem tacadas mais potentes e precisas.

Taco de golfe em vidro metálico
Fonte: https://www.tec-science.com/material-science/solidification-of-metals/amorphous-metals-metallic-glass/

Mauro Akerman
Janeiro 2021