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Dec 01, 2023

Tecnologia trimestral

Tecnologia Trimestral Novos materiais para fabricação Material

Tecnologia trimestral

Novos materiais para fabricação

Diferença de material

A ciência dos materiais está transformando rapidamente a maneira como tudo, de carros a lâmpadas, é feito, diz Paul Markillie

"Eu não dependo de números de forma alguma", disse Thomas Edison. "Eu tento uma experiência e raciocino o resultado, de alguma forma, por métodos que não consigo explicar." E foi assim que, testando 1.600 materiais diferentes, da fibra de coco à linha de pesca e até um fio de cabelo da barba de um colega, Edison finalmente encontrou um determinado tipo de bambu que poderia ser usado, na forma carbonizada, como o filamento da primeira lâmpada incandescente. Ele o demonstrou na véspera de Ano Novo de 1879 em seu laboratório em Menlo Park, Nova Jersey.

Os detalhes de toda essa meticulosa tentativa e erro preencheram mais de 40.000 páginas dos cadernos de Edison, mas sua solução logo foi substituída. No início do século 20, os filamentos eram feitos de tungstênio, que queimava mais e durava mais. Por mais de 100 anos, o mundo foi iluminado por lâmpadas com filamentos de tungstênio, e a lâmpada tornou-se a abreviatura fixa do cartunista para inovação de todos os tipos.

Agora, as lâmpadas estão sendo substituídas por diodos emissores de luz (LEDs), que são mais eficientes em transformar eletricidade em luz do que os filamentos, e duram muito mais tempo. Os LEDs apareceram pela primeira vez na década de 1960 como luzes indicadoras em equipamentos elétricos. Hoje eles fornecem iluminação poderosa para edifícios, ruas e carros. Em partes pobres do mundo, eles estão trazendo luz para pessoas que nunca viram uma lâmpada antiquada.

Tanto a lâmpada de Edison quanto o LED são invenções da ciência dos materiais, o processo de transformar a matéria em formas novas e úteis. Mas nos anos entre eles, tanto os materiais quanto a ciência tornaram-se muito mais complexos. Os materiais semicondutores, como o germânio ou o silício, dos quais os LEDs são feitos, muitas vezes com a cuidadosa adição de átomos de alguma outra substância, exigem uma abordagem diferente da de Menlo Park. O tipo de luz que eles produzem é ajustado por estruturas microscópicas e pelos detalhes desses átomos extras. Pace Edison, esse tipo de coisa depende de muitos números - para não mencionar a teoria quântica.

A capacidade de entender as propriedades dos materiais nas menores escalas não apenas permite que as pessoas façam coisas antigas melhor; permite que eles façam coisas novas. Na época de Edison, usar a luz para enviar mensagens era o domínio das lâmpadas Aldis que exibiam mensagens em código morse de navio para navio. Os diodos laser — dispositivos semicondutores projetados para produzir uma luz muito mais pura do que os LEDs — podem acender e apagar de maneira controlada bilhões de vezes por segundo. Em um número impressionante de aplicações em que a informação precisa ir de A a B - sejam esses pontos finais um DVD e um alto-falante, um código de barras e um caixa de supermercado ou as duas extremidades de um cabo transatlântico de fibra óptica - os diodos laser estão fazendo o trabalhar. Apesar de toda a sua aparente abstração, o mundo virtual é construído sobre materiais muito reais e muito bem compreendidos.

Isso é o que alguns cientistas descrevem como uma "era de ouro" para os materiais. Estão surgindo novas substâncias de alto desempenho, como ligas exóticas e compósitos superfortes; materiais "inteligentes" podem lembrar sua forma, reparar-se ou montar-se em componentes. Pequenas estruturas que mudam a maneira como algo responde à luz ou ao som podem ser usadas para transformar um material em um "metamaterial" com propriedades muito diferentes. Os defensores da nanotecnologia falam em construir coisas átomo por átomo. O resultado é uma enxurrada de novas substâncias e novas ideias de maneiras de usá-las para melhorar coisas antigas - e coisas novas que nunca foram feitas antes.

Os departamentos de materiais universitários estão florescendo, gerando uma cultura empreendedora vibrante e produzindo uma série de inovações (veja o quadro abaixo). Muitas dessas descobertas não passarão da demonstração de laboratório para a proposta comercial. Mas alguns podem mudar o mundo, como as lâmpadas fizeram.