Cientistas criam gelo flexvel e elstico como uma mola

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 09/07/2021

Gelo flexvel e elstico

Jogue um cubo de gelo no cho e voc o ver espatifar-se em uma infinidade de pedaos dos mais diversos formatos, um comportamento tpico de um material rgido e quebradio.

Isso torna ainda mais surpreendente a descoberta feita por Peizhen Xu e colegas da Universidade Zhejiang, na China.

Xu demonstrou que o gelo de gua comum pode ser incrivelmente elstico quando cuidadosamente preparado no em cubos, mas como microfibras que crescem como um cristal nico.

Os experimentos mostram fibras de gelo com apenas alguns micrmetros ou menos de dimetro se dobrando em formas quase circulares sem quebrar e, mais do que isso, voltando sua forma original quando relaxadas quase como se fossem uma mola.

Alm do mais, as microfibras elsticas de gelo so super claras e transparentes, transmitindo luz visvel com a mesma eficcia que guias de ondas de ltima gerao, uma das principais ferramentas da fotnica.

Diversos testes de flexionamento das fibras de gelo.
[Imagem: Peizhen Xu et al. – 10.1126/science.abh3754]

Fibras de gelo

Xu e seus colegas desenvolveram um mtodo para cultivar microfibras de gelo quase perfeitas. Para isso, eles usaram um campo eltrico, aplicado a uma temperatura de -50 C, para atrair as molculas de gua para uma agulha de tungstnio, onde elas vo se cristalizando, formando um cristal nico praticamente sem defeitos.

A avaliao das microfibras foi feita em temperaturas ainda mais frias (-150 C). Uma fibra de 4,4 micrmetros de dimetro pode ser dobrada em uma forma quase circular com um raio to pequeno quanto 20 micrmetros, indicando uma deformao elstica de aproximadamente 11%.

Isso muito prximo do limite terico do gelo. Acontece que, na prtica, o gelo de gua geralmente contm defeitos microestruturais inerentes, como poros, microfissuras e irregularidades superficiais. Como resultado, a deformao elstica mxima do gelo muito menor do que seu limite terico, que estimado em cerca de 15%.

Como crescem como um cristal nico, as fibras de gelo transmitem luz melhor do que uma fibra ptica.
[Imagem: Peizhen Xu et al. – 10.1126/science.abh3754]

Em busca de materiais semelhantes

De acordo com a equipe, esta descoberta de um gelo flexvel e elstico abre novas oportunidades para explorar a fsica do gelo e a tecnologia relacionada ao gelo em escalas micro e nanomtricas, o que inclui refrigerao e congelamento de materiais e produtos.

Alm disso, o fato de o quebradio gelo de gua poder atingir um nvel to alto de integridade mecnica, alm de uma alta qualidade ptica, deixa aberta a possibilidade de que tais comportamentos possam ser encontrados em outros materiais cristalinos igualmente frgeis, mas que no se derretam a temperatura ambiente.

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