Técnica inovadora obtém materiais vitrocerâmicos com economia de energia

(Texto: Mariana Pezzo)

Pesquisadoras e pesquisadores no Laboratório de Materiais Vítreos (LaMaV) da UFSCar, vinculado ao Centro de Pesquisa, Tecnologia e Educação em Materiais Vítreos (CeRTEV), desenvolveram, testaram e patentearam uma nova rota de obtenção de vitrocerâmicas, pela cristalização ultrarrápida de vidros. A tecnologia tem potencial de diversificar as propriedades e, assim, as aplicações desta 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, não vitrocerâmicas.

Vitrocerâmicas são uma classe de materiais obtidos a partir da cristalização do vidro. Nesse processo, o vidro, um material amorfo - desorganizado no nível atômico -, é aquecido e ganha frações maiores ou menores de fases cristalinas, ou seja, cristais, em que 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 acontece, os pesquisadores do LaMaV conseguiram produzir vitrocerâmicas densas em segundos. Além do tempo, a temperatura exigida também é muito reduzida, o que resulta em grande economia de energia.

A técnica foi trazida ao LaMaV por João Vitor Campos, hoje pesquisador de pós-doutorado no Laboratório, que havia trabalhado com ela 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 - ou seja, ao mesmo tempo - 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.

Campos, assim como Isabela Reis Lavagnini, também inventora na patente já solicitada ao Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) e colaboradora no CeRTEV, tiveram contato com o desenvolvimento de softwares durante a sua graduação em Engenharia de Biossistemas, na USP, o que permitiu essa combinação do conhecimento em Ciência e Engenharia de Materiais com a capacidade de desenvolver o sistema para controle de campo e corrente. Os demais inventores são Ana Candida Martins Rodrigues, docente no Departamento de Engenharia de Materiais (DEMa) da UFSCar, supervisora de Campos no pós-doutorado e Coordenadora de Difusão e Educação no CeRTEV; e Eduardo Bellini Ferreira, docente na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) e Coordenador de Transferência de Tecnologia no CeRTEV.

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 otimização de materiais já existentes, visando melhores propriedades e, assim, aplicações diversas. Os pesquisadores seguem investigando o uso da nova técnica, visando, além dessas diversas 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, assim como 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.

Crédito da imagem: Inventores.