Nibio cria novos tipos de vidros especiais de alta tecnologia

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 01/08/2023

Vidros especiais

Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma tcnica que permite melhorar a estabilidade mecnica e trmica dos chamados vidros especiais.

Os vidros de alta qualidade esto praticamente onipresentes em nosso cotidiano, das telas de celulares aos componentes de microscpios e telescpios voltados para a pesquisa cientfica, alm das fibras pticas destinadas transmisso de dados e at rteses vitrocermicas cada vez mais empregadas em medicina.

Henrik Bradtmuller e seus colegas do CERTEV (Centro de Pesquisa, Educao e Inovao em Vidros), sediado na Universidade Federal de So Carlos, mostraram, pela primeira vez, que a incluso de xido de nibio (Nb₂O₅) nos vidros base de silcio (Si) faz uma enorme diferena, resultando na “polimerizao” da rede de silcio, aumentando a densidade das ligaes e a conectividade do material.

Alm disso, teores mais altos de nibio (Nb) levam ao agrupamento do xido, aumentando a polarizabilidade eletrnica do vidro, com um impacto importante em suas propriedades pticas, contou o pesquisador.

A qualidade superior do vidro foi atestada por uma combinao de modelos computacionais com anlises experimentais, usando espectroscopia por ressonncia magntica nuclear e espectroscopia Raman.

“Nossa estratgia, combinando essas duas tcnicas observacionais com modelagem computacional, poder ser utilizada para estudar elementos funcionais de muitos outros tipos de vidro, incluindo materiais pticos, vidros bioativos e condutores vtreos de ons rpidos. Isso facilitar o design de formulaes de vidro inovadoras, adaptadas a vrias aplicaes,” destacou Bradtmuller.

Importncia do nibio nos vidros

Para atender s aplicaes avanadas em dispositivos de alta tecnologia, os cientistas de materiais esto focando no design de vidros com propriedades ajustadas para cada aplicao, usando sobretudo recursos computacionais como aprendizado de mquina.

No entanto, isso depende de dois fatores crticos: Criar bases de dados abrangentes e confiveis; e definir parmetros estruturais que considerem a complexa natureza fsico-qumica do vidro e suas propriedades funcionais. aqui que entra a principal contribuio da equipe brasileira.

“H uma classe de xidos, chamados de intermedirios, que desempenha papel estratgico nesse novo momento tecnolgico. Eles no formam vidro sob condies-padro de resfriamento em laboratrio. Mas, na presena de outros xidos, podem contribuir positivamente, compondo pontes de oxignio e conferindo ao vidro formado propriedades de interesse. o caso do xido de nibio,” detalhou Bradtmuller.

Os vidros contendo nibio so valorizados por suas propriedades pticas no-lineares, com aplicaes potenciais em dispositivos optoeltricos, bem como por suas propriedades mecnicas, sendo utilizados na confeco de materiais bioativos.

Mas foi a equipe brasileira que descobriu agora que a adio de nibio causa uma espcie de polimerizao da rede de silcio-oxignio (Si-O), aumentando a conectividade dos elementos componentes do vidro, o que torna o nibio um “formador de rede”. Enquanto nos vidros silicatos (baseados em slica), na escala de 5 a 10 nanmetros, ons de ltio se distribuem de forma aleatria, o nibio tende a formar aglomerados, um tipo de arranjo estrutural que jamais havia sido observado.

“Apesar de vrios estudos com Nb₂O₅ j terem sido conduzidos, o papel estrutural do nibio permanecia obscuro, principalmente devido falta de dados sistemticos de caracterizao espectroscpica. Foi essa lacuna de conhecimento que preenchemos com o nosso estudo,” concluiu Bradtmuller.

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