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Nácar, o revestimento de conchas marinhas, inspira “vidro” super-resistente

Inspirados na estrutura de lascas do nácar de conchas, cientistas desenvolvem material que poderia ser usado em para-brisas e smartphones mais resistentes.
Nácar e concha.

Nácar em concha Haliotis iris. Crédito: James St. John/Flickr

O nácar, o material iridescente que reveste a parte mais interna de algumas conchas marinhas, deriva sua resistência e rigidez de sua própria estrutura: quebradiças lascas minerais coladas em camadas por proteínas esponjosas e moles. Agora, pesquisadores usaram o mesmo princípio para desenvolver um compósito de vidro superforte que algum dia poderia ser usado para criar telas de smartphones, para-brisas e outros itens quase inquebráveis.

O novo material mescla flocos de vidro rígido, com menos de um centésimo de milímetro de espessura, com acrílico flexível. “Quando combinamos esses dois materiais, como as camadas de nácar, maximizamos as melhores características de ambos os componentes”, ensina Allen Ehrlicher, bioengenheiro da Universidade McGill e coautor de um recente artigo descritivo do compósito, publicado na Science.

Tanto o vidro como o acrílico são transparentes por si sós, mas a luz viaja através de cada um desses materiais a velocidades diferentes. Por isso, tentativas anteriores de combiná-los produziram uma substância demasiado opaca. Para contornar esse problema, os pesquisadores misturaram pequenas quantidades de um hidrocarboneto com o acrílico até que essa combinação interagisse mais como vidro com a luz. O resultado não só é transparente, alegra-se Ehrlicher, mas também 400% mais forte e 650% mais resistente a danos do que o material usado em para-brisas de carros: uma resina “sanduichada”, prensada entre duas camadas de vidro.

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Além disso, a nova substância pode ser cortada e perfurada com ferramentas padrão. Ehrlicher compara o modo como o acrílico liga os flocos de vidro em uma estrutura empilhada a uma parede de tijolos com camadas escalonadas: qualquer trincadura que se estenda pelo novo material acompanhará as emendas acrílicas de um jeito intrincado e irregular, exigindo assim mais energia para fraturar, ou quebrá-lo. “Ao forçar a rachadura a percorrer um longo caminho e a passar por uma grande quantidade desse material conectivo — um monte dessa ‘argamassa’, por analogia — criamos um produto que é muito, muito resistente.”

Para construir essas camadas, os pesquisadores agitaram seus ingredientes em uma centrífuga. Essa simples técnica significa que “você seria capaz de fazer isso a escalas muito maiores do que pode ser feito com muitos outros nácares sintéticos”, analisa Lara Estroff, cientista de materiais na Universidade Cornell, que não participou da pesquisa. Essa facilidade de fabricação poderia viabilizar diversas aplicações no futuro.

Ehrlicher agora espera conseguir aprimorar a transparência e resistência a arranhões do novo material, sem sacrificar ou perder sua notável tenacidade. “Inevitavelmente, tem se tratado de um ‘toma lá, dá cá’, uma troca entre transparência e resistência, ou resistência e rigidez, ou trabalho de fratura e rigidez”, comenta ele. “E o que nós criamos aqui é o melhor ponto de excelência em termos de equilíbrio de todos eles.”

Sophie Bushwick

Publicado originalmente na edição de março de 2022 da Scientific American Brasil; aqui em 17/06/2022.

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