Vidro: 6.000 anos de maravilhas e mitos


Edgar Dutra Zanotto, docente e pesquisador do Departamento de Engenharia de Materiais – DEMa -  Centro de Ensino, Pesquisa e Tecnologia de Materiais Vítreos (CeRTEV), da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), foi o palestrante convidado de mais uma edição do programa Ciência às 19 Horas, que ocorreu no dia 23 de agosto de 2016, pelas 19 horas, no Auditório Prof. Sérgio Mascarenhas (IFSC/USP).

Em sua apresentação – dinâmica e muito interessante -, intitulada Vidro: 6.000 anos de maravilhas e mitos, Zanotto abordou diversos assuntos relacionados com o vidro, tendo colocado algumas questões curiosas, como, por exemplo, se os vidros de catedrais medievais escorrem, ou se é possível quebrar um vidro no grito. O palestrante descreveu, ainda, como o vidro foi descoberto há cerca de 6.000 anos, tendo ilustrado como ele é produzido e as suas principais propriedades físico-químicas e, na sequência, mostrado algumas aplicações conhecidas, como o Gorilla Glass, dos telefones celulares, e outras menos convencionais, como vidros para uso em medicina e odontologia, vidros que absorvem calor, vidros para visão noturna e vidros para tacos de golfe! No final de sua apresentação, o palestrante levantou um pouco o véu sobre as causas das imagens sacras que apareceram misteriosamente numa janela de vidro em Ferraz de Vasconcelos (SP), bem como vídeos (em Inglês) sobre o famoso tenor italiano Enrico Caruso e a cantora norte-americana Ella Fitzgerald, que quebravam vidros de janelas e taças de vinho com a própria voz!

Na verdade – e indo diretamente ao encontro do tema desta edição do programa Ciência às 19 Horas -, o vidro foi descoberto acidentalmente há aproximadamente seis mil anos, sendo um dos materiais mais antigos que se conhece, isto, claro, em relação ao vidro artificial, porque também existem vidros naturais produzidos na natureza, sendo que esses sempre existiram. No entanto, segundo Edgar Zanotto, só aproximadamente nos últimos cem anos é que a ciência e a tecnologia do vidro começaram a atuar de forma incisiva e exploratória. Apesar de ser um material que tem seis mil anos, só nos últimos cem anos é que os cientistas começaram a se interessar e a tentar entender e a controlar as propriedades do vidro. E o interessante é que, aqui no Brasil, essa ciência tem quarenta anos e começou exatamente no Instituto de Física da USP, com o Prof. Aldo Aldo Craievich, conforme explica Zanotto: O primeiro artigo científico publicado por um autor vinculado a uma instituição brasileira é de autoria desse renomado pesquisador, que chegou a dar aulas aqui no IFSC/USP, há muitos anos: foi em 1975, numa revista chamada Physics and Chemistry of Glasses, que, por sinal, está comemorando cem anos, sendo a publicação mais antiga dedicada exclusivamente a vidros. E o professor Aldo publicou, então, o artigo em 1975. Eu me formei em 1976 e fui contratado pela engenharia de materiais, como uma espécie de auxiliar de ensino, sem mestrado, sem nada, para montar essa área de vidros no Brasil. E só tinha o professor Aldo e fiz um mestrado aqui na física, por conta dessa coincidência, esclarece nosso convidado.

No que respeita às principais pesquisas que estão sendo feitas no mudo, nesta área, talvez a principal seja tentar entender o genoma dos vidros, a influência de sua estrutura, em nível molecular, as propriedades ópticas, térmicas, mecânicas, eletrônicas, químicas, biológicas etc. Segundo Edgar Zanotto, existe um grande esforço dos pesquisadores nesse assunto, tentando entender os efeitos da estrutura, nas propriedades, para, a partir daí, poderem controlar as estruturas visando desenvolver vidros com certas propriedades e aplicações, algo que, segundo o palestrante, é bastante complexo. É usada muita dinâmica molecular, métodos DFT calculations e muita simulação, porque o acesso experimental, na escala atômica, ainda é restrito, apesar de existirem microscópios eletrônicos de altíssima resolução, difração de nêutrons, difração de Raios-X; mas essas técnicas são muito melhor adaptadas a materiais cristalinos. Os vidros, pelas suas estruturas totalmente desordenadas, dificultam a análise, elucida Zanotto. Outro tipo de pesquisa, na qual a equipe de Edgar Zanotto, na UFSCar, está profundamente envolvida, é cristalizar controladamente os vidros. Os vidros são materiais totalmente desordenados, são líquidos que foram congelados. Eles têm uma tendência à cristalização se forem aquecidos. Então, é possível aquecer controladamente os vidros a determinadas temperaturas e mudar a estrutura de amorfa desordenada para cristalina. Com isso, as propriedades mudam radicalmente e consegue-se formar alguns materiais chamados vitrocerâmicos, que não são vidros, nem são cerâmicas: são materiais cristalinos, obtidos através do controle da cristalização de vidros. Eu trabalho muito nessa área, principalmente no entendimento dos processos de nucleação de cristais, do crescimento dos cristais, de sua organização, da cristalização da combinação desses dois fenômenos, da cinética difusional, em como os átomos se difundem em função da temperatura, se rearranjam, etc. Enfim, tudo isso tem muito trabalho, tanto de cunho eminentemente teórico, como fundamental, quanto, ainda, de cunho aplicado, visando desenvolver esses vidros cerâmicos para uma série enorme de aplicações.

O designado Gorilla Glass é uma das principais inovações surgidas com as pesquisas desenvolvidas em vidro, um material que resiste a oito toneladas por centímetro quadrado. É um material que demorou entre cinco e seis anos para ser desenvolvido pelos pesquisadores, com muito esforço, com muita gente controlando inúmeros detalhes para se chegar até ao produto final. O Gorilla Glass já está sendo usado nos carros top de linha, substituindo, de forma inacreditável, um vidro de 7,8 milímetros de espessura por um de 1 milímetro, com mais resistência e muito menos peso. Outra pesquisa que está sendo desenvolvida pelos pesquisadores é relacionada com biovidros. São vidros que são implantados no corpo humano para substituir ossos e dentes. Eles se ligam automaticamente aos ossos e às cartilagens, sublinha Zanotto. Essa é uma área que começou em 1970. No último congresso sobre essa temática estavam quatro mil participantes. Então tem áreas muito quentes, como, por exemplo, baterias no estado sólido. Por exemplo, as baterias do celular, que atualmente duram um dia, agora a meta é que elas durem uma semana e logo mais um mês. São baterias no estado sólido, de alta capacidade de armazenamento e um dos materiais estudados para utilizar como eletrólito é o vidro. São vidros de altíssima condutividade iônica.

As perspectivas para o futuro nesta área estão focadas na reciclagem, algo que é uma característica muito importante. Hoje, fala-se muito em meio ambiente, em carbon footprint etc., atendendo até que o vidro é um material facilmente reciclado, bastando apenas fundir. Quebrou, sujou, não tem importância: você põe numa forma, refunde e dá outra forma. É forever. O vidro não se degrada como os plásticos e mantém todas as propriedades. Você só não pode misturar cores. Mas, havendo um sistema seletivo de coleta de vidro, é possível reciclar e o curso do vidro reciclado é uma pequena fração de um vidro novo - de vidro virgem, e as propriedades são idênticas. Então, reciclagem é uma palavra muito importante em todas as engenharias e o vidro é o material mais reciclável que existe entre todos os materiais. Então, isso é forte. Reciclagem de vidro é muito forte, muito importante, acrescenta Zanotto

Contudo, é nos materiais vitrocerâmicos que a atenção dos cientistas está mais concentrada, por conterem partículas cristalinas magnéticas dentro, para hipertermia de câncer, por exemplo. Pode-se implantar um vidro desses numa pessoa que tem um tumor cancerígeno, aí vem com um campo magnético externo alternado e aquece apenas esse local onde tem aquela partícula, sem danificar o resto dos tecidos. De fato, cancer hyperthermia são vidros especiais - são vitrocerâmicos -, vidros que foram parcialmente cristalizados e as fases cristalinas têm perdas magnéticas interessantes que elevam a temperatura até 42 graus - não mais do que 42 graus, porque senão mata as células boas também. Então tem muita coisa sendo pesquisada e o futuro é promissor, conclui o Prof. Edgar Zanotto.

(Rui Sintra - jornalista)