Um material vitrocerâmico transparente, de grande dureza e baixa densidade, com potencial para substituir os vidros comuns utilizados nas telas de tablets e smartphones ou os vidros blindados utilizados em veículos, edifícios e viseiras de capacetes: este foi o resultado de estudo desenvolvido por Leonardo Sant’Ana Gallo, doutorando em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

Sua apresentação oral, “Correlation between crystallization, microstructure and mechanical properties of MgO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics” (Correlação entre cristalização, microestrutura e propriedades mecânicas de vitrocerâmicas do sistema MgO-Al2O3-SiO2), foi premiada como uma das cinco melhores apresentações feitas por pesquisadores com menos de 40 anos, no 11th International Symposium on Crystallization in Glasses and Liquids (11o Simpósio Internacional sobre Cristalização em Vidros e Líquidos), em Nagaoka, Japão.

Tal simpósio é uma das mais tradicionais e importantes reuniões científicas internacionais na área de vidros.

O trabalho apresentado foi produzido no âmbito da pesquisa “Propriedades mecânicas de vitrocerâmicas do sistema CaO-MgO- Al2O3-SiO2”, realizada na UFSCar, sob orientação dos professores Edgar Dutra Zanotto e Ana Candida Martins Rodrigues, e na Université de Rennes 1, na França, sob orientação do professor Tanguy Rouxel. Gallo contou com Bolsa Estágio de Pesquisa no Exterior (BEPE) da FAPESP.

“Devido às suas características – transparência, dureza e baixa densidade –, essa vitrocerâmica tem um grande potencial de aplicação. Com ela, seria possível, por exemplo, produzir smartphones com telas mais finas, o que contribuiria para a diminuição do peso dos aparelhos. Ou janelas à prova de balas mais leves e tão eficientes quanto as que possuem os vidros blindados atuais”, disse o pesquisador à Agência FAPESP.

Se atingida por um projétil, por exemplo, a peça se romperia, mas, ao romper, absorveria a energia do projétil, de modo que este não a atravessaria.

A vitrocerâmica é um vidro que passa por um processo parcial de cristalização.

O vidro comum é um material amorfo, que não apresenta fases cristalinas. Já a vitrocerâmica possui formações cristalinas distribuídas pelo meio amorfo. “São as fases cristalinas que determinam suas características especiais”, afirmou Gallo.

Para obter a cristalização, a mistura de óxidos é submetida a dois tratamentos térmicos: um no patamar próximo de 700 graus Celsius e outro no patamar de 900 graus Celsius. “O interessante foi que conseguimos um material que continua transparente após a cristalização. Isso não é comum, nem fácil de se obter. Geralmente, após cristalização, os materiais ficam opacos”, acrescentou o pesquisador.

Edgar Dutra Zanotto, coordenador do Centro de Pesquisa, Educação e Inovação em Vidros (Certev, da sigla em inglês), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) apoiado pela FAPESP , e orientador do doutorado de Gallo, detalhou o processo de obtenção da vitrocerâmica: “Quando o material é aquecido, sua estrutura molecular começa a se reorganizar, formando pequenos cristais distribuídos pelo meio amorfo.

No caso em estudo, são cristais compostos – de magnésio, alumínio e silício –, como a cordierita, a safirina e outros. Suas características são definidas por três variáveis: composição química do vidro, temperaturas de tratamento e tempo de exposição a essas temperaturas. É possível controlar rigorosamente todas as etapas do processo, determinando, inclusive, o percentual do material a ser cristalizado para a obtenção do produto final de interesse”, informou.

Gallo prossegue seu doutoramento com bolsa FAPESP vinculada ao Certev: “Microestrutura e propriedades mecânicas de vitrocerâmicas do sistema CaO-MgO-Al2O3-SiO2 para proteção balística” .

A pesquisa realizada já deu origem a um pedido de patente, depositada pela Agência de Inovação da UFSCar em 2013 e atualmente em análise pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI). “Logo poderemos buscar parceiros, buscando colocação do produto no mercado”, concluiu o pesquisador.