O fascínio pelo diamante e sua dureza é inquestionável, mas cientistas agora estão explorando os limites dessa característica. Recentemente, pesquisas revelaram a existência de um material que desafia a supremacia dos diamantes em termos de dureza.
Entretanto, a busca por superar o diamante não está apenas ligada à quebra de recordes, mas sim à criação de materiais superduros com aplicações práticas. A ciência está no limiar de uma nova era de materiais, onde a inovação e utilidade superam a simples resistência, abrindo portas para novas possibilidades industriais.
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“Para a maioria dos propósitos práticos, o diamante ainda é o material mais duro”, afirma Richard Kaner, um químico de materiais da Universidade da Califórnia, Los Angeles. Existem maneiras de criar diamantes mais duros do que os diamantes gemológicos padrão. Além disso, há outros materiais que teoricamente podem ser mais duros que o diamante, mas não existem em uma forma que possamos segurar nas mãos ou usar em larga escala.
Entendendo a dureza de materiais
- Enquanto qualquer pessoa que usa um anel de diamante pode atestar a durabilidade do cristal, é importante compreender que “dureza” tem um significado específico para os cientistas, explica Paul Asimow, geoquímico da Caltech.
- Muitas vezes, a dureza é confundida com outras qualidades, como rigidez ou resistência. Esses fatores às vezes, mas não sempre, se correlacionam com a dureza.
- Os cientistas medem a dureza de várias maneiras. Geólogos frequentemente usam uma métrica comparativa chamada escala de dureza de Mohs, uma forma de identificar minerais no campo com base em sua capacidade de arranhar uns aos outros.
- O diamante é classificado com um 10 – o topo da escala – o que significa que pode arranhar quase qualquer coisa. O talco, macio e quebradiço, é classificado como 1.
- No laboratório, os cientistas de materiais contam com uma medida mais precisa chamada teste de dureza Vickers, que determina a dureza de um material com base na força necessária para indentá-lo com uma ponta afiada (para visualização, imagine enfiar um lápis em uma borracha).
- O diamante é composto por átomos de carbono organizados em uma estrutura cúbica, mantidos juntos por ligações químicas curtas e fortes. Essa estrutura é o que lhe confere sua famosa dureza.
- A maioria dos materiais que alega ser mais dura que o diamante faz isso ao alterar ligeiramente a estrutura cristalina clássica do diamante ou substituir alguns dos átomos de carbono por átomos como boro ou nitrogênio.
Candidato a superar o diamante
Assim como o diamante, a lonsdaleíta é composta por átomos de carbono, mas eles estão dispostos em uma estrutura cristalina hexagonal em vez de uma cúbica. “A lonsdaleíta é muito intrigante”, disse Asimow. Até recentemente, ele era encontrado em quantidades tão pequenas, principalmente em meteoritos, que não estava claro se era um material independente ou apenas um defeito na estrutura cristalina padrão do diamante.
Recentemente, uma equipe de cientistas encontrou cristais de lonsdaleíta de tamanho na faixa dos mícrons em meteoritos – ainda pequenos, mas muito maiores do que descobertas anteriores. Isso deu mais credibilidade ao mineral. Outros cientistas relataram a criação de lonsdaleíta em laboratório, embora os cristais tenham existido por apenas uma fração de segundo.
No entanto, a lonsdaleíta é intrigante, mas não substituirá o diamante em aplicações como corte, perfuração ou polimento tão cedo.
Modificar a estrutura em nanoescala do diamante pode criar um material mais duro que um diamante comum. Um material composto por muitos pequenos cristais de diamante será mais duro do que um diamante de qualidade gemológica que é um único cristal, porque os grãos em nanoescala se bloqueiam em vez de se moverem um sobre o outro.
Diamantes “nanotwinados”, nos quais os grãos formam padrões de imagem espelhada uns dos outros, são relatados como sendo o dobro da dureza dos diamantes comuns. No entanto, na maioria das vezes, os cientistas não buscam materiais superduros apenas para estabelecer recordes – eles estão tentando criar algo útil.
Os cientistas de materiais passam muito tempo inventando materiais superduros que podem ser fabricados em escala. E, para muitos fins, ser mais duro que o diamante não é o critério de design.
Paul Asimow, geoquímico da Caltech
Os cientistas podem querer algo quase tão duro quanto o diamante, mas mais barato ou mais fácil de produzir em laboratório. Por exemplo, o laboratório de Kaner criou uma variedade de metais superduros que podem ser usados em aplicações industriais. Um deles, agora disponível comercialmente, é uma combinação de tungstênio e boro, com alguns outros metais misturados.
A forma dos cristais confere ao material diferentes propriedades em direções diferentes – assim, quando mantido na orientação correta, pode arranhar um diamante. Também é mais acessível de produzir, em parte porque não requer as condições de alta pressão usadas para fazer diamantes em laboratório.
Portanto, embora o diamante em suas muitas formas ainda reine em termos de dureza, o material clássico enfrentará desafios para manter o posto no futuro.
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