Técnica inovadora obtém materiais vitrocerâmicos com economia de tempo e de energia

Pesquisa para Inovação – Pesquisadores do Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), vinculado ao Centro de Pesquisa, Educação e Inovação em Vidros (CeRTEV), desenvolveram, testaram e depositaram a patente de uma nova rota de obtenção de vitrocerâmicas por meio da cristalização ultrarrápida de vidros.

O CeRTEV é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na UFSCar.

A tecnologia tem potencial de diversificar as propriedades e, assim, as aplicações dessa classe de materiais, já presente em telas de celulares, peças de fogões (cooktops) e eletrólitos sólidos de baterias, dentre outros dispositivos. Até o momento, fora dos laboratórios de pesquisa, a técnica, chamada de flash-sinter crystallization, é utilizada por apenas uma empresa em todo o mundo para a produção de cerâmicas, mas não de vitrocerâmicas.

Vitrocerâmicas são uma classe de materiais obtidos a partir da cristalização do vidro. Nesse processo, o vidro é aquecido e ganha frações maiores ou menores de fases cristalinas, ou seja, cristais nos quais os átomos estão organizados espacialmente em padrões que se repetem ao longo do material. Um desafio é o controle desse processo de organização, ou seja, da nucleação e do crescimento dos cristais, que pode levar horas pela rota de vitrocerâmica clássica.

Com a utilização da técnica, que recebe em seu nome o flash justamente pela rapidez com que o processo ocorre, os pesquisadores do LaMaV conseguiram produzir vitrocerâmicas densas em segundos. Além do tempo, a temperatura exigida também é muito mais baixa, o que resulta em grande economia de energia.

A nova técnica foi trazida ao LaMaV por João Vitor Campos, hoje pesquisador de pós-doutorado no laboratório e bolsista da FAPESP. Ele a estudou durante o seu doutorado, concluído em 2020 na Universidade de São Paulo (USP).

No entanto, o uso anterior foi em materiais cerâmicos, apenas para sinterização, ou seja, transformação de pó cerâmico em um objeto sólido, por meio de compactação e aquecimento. A diferença no trabalho concretizado na UFSCar é a realização concorrente de sinterização e cristalização de pó de vidro, alcançada pelo desenvolvimento de software que controla com precisão o campo e a corrente elétrica empregados durante o aquecimento do material vítreo para, assim, transformá-lo em uma vitrocerâmica.

Para testar o procedimento, Campos obteve material vitrocerâmico com a propriedade de condutividade iônica necessária à aplicação em dispositivos para armazenamento de energia, mas a invenção pode levar a novos materiais, ou à otimização de materiais já existentes, visando melhores propriedades e, assim, aplicações diversas.

Os pesquisadores seguem investigando o uso da nova técnica, tendo como objetivo, além dessas aplicações, a otimização de outras características dos materiais obtidos, como, por exemplo, o contorno de grãos com condutividade elétrica otimizada e a orientação durante a cristalização, da mesma forma que o uso de vidros precursores diferentes dos já empregados.

Empresas interessadas no licenciamento da tecnologia para parceria nesse processo de desenvolvimento podem entrar em contato com a Agência de Inovação da UFSCar pelo e-mail inovacao@ufscar.br ou telefone (16) 3351-9040.

*Com informações do Instituto de Cultura Científica da UFSCar.