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Tridimita surpreende pesquisadores ao combinar propriedades de vidro e cristal com condutividade térmica constante — estudo pode transformar várias tecnologias
Cientistas da Universidade de Columbia, nos Estados Unidos, anunciaram um avanço na compreensão do calor nos materiais. Eles confirmaram a existência de um composto com comportamento inédito. É uma forma específica de dióxido de silício chamada tridimita, com propriedades térmicas híbridas que combinam características de cristal e vidro.
Essa tridimita foi inicialmente encontrada em meteoritos e também está presente em Marte. A descoberta reforça a importância de compreender o comportamento térmico de materiais em diferentes ambientes.
Segundo os pesquisadores, a tridimita pode transformar setores como eletrônicos, siderurgia e aeroespacial.
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Calor é desafio constante
Em microchips e foguetes, o controle do calor é essencial. Isso porque o desempenho e a durabilidade desses sistemas dependem da forma como os materiais dissipam ou retêm energia térmica.
Normalmente, cristais e vidros agem de maneira oposta quando aquecidos. Nos cristais, a condutividade térmica tende a cair com o aumento da temperatura. Já nos vidros, ela costuma subir. Esse contraste dificulta o uso eficiente de materiais híbridos.
Equação para unir extremos
A pesquisa liderada por Michele Simoncelli, da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Fundação Fu, abordou esse problema de frente.
A equipe desenvolveu, em 2019, uma equação unificada que descreve como o calor se movimenta tanto em cristais quanto em vidros.
Segundo o comunicado oficial, essa equação consegue explicar o comportamento de materiais parcialmente desordenados ou com defeitos.
Exemplos incluem compostos usados em células solares de perovskita, escudos térmicos e dispositivos de recuperação de calor.
Previsão com aprendizado de máquina
A equipe utilizou aprendizado de máquina para simular o comportamento de um material específico: o dióxido de silício, que compõe a areia.
A forma estudada foi a tridimita, encontrada em meteoritos. A hipótese era ousada: prever que sua condutividade térmica se manteria constante, independentemente da temperatura.
Com base nisso, o grupo procurou validação experimental. A colaboração envolveu pesquisadores da Universidade Sorbonne, em Paris.
Eles usaram uma amostra de tridimita vinda de um meteorito que caiu em Steinbach, na Alemanha, em 1724.
Testes confirmam a teoria
Os testes mostraram que a tridimita meteórica realmente apresenta uma estrutura atômica intermediária entre cristal e vidro.
E mais: sua condutividade térmica permanece praticamente a mesma entre 80 e 380 Kelvin. Isso valida a previsão feita por Simoncelli e sua equipe.
Além disso, os pesquisadores afirmam que a tridimita pode se formar naturalmente em tijolos refratários usados em fornos de aço. Isso aconteceria após décadas de exposição ao calor extremo.
Aplicações promissoras
A descoberta pode ajudar a melhorar a gestão térmica na indústria do aço, que é uma das mais poluentes do mundo.
Se for possível aplicar materiais derivados da tridimita nesses processos, há potencial para reduzir a emissão de carbono.
Outro ponto importante é que a tridimita foi detectada em Marte. Entender seu comportamento térmico pode revelar novos detalhes sobre a história geológica de planetas.
Por fim, o estudo pode trazer avanços em áreas como energia vestível, inteligência artificial e processamento de informações magnéticas.
A pesquisa segue em andamento, com novas etapas previstas para os próximos anos.
Com informações de Interesting Engineering.
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