O aço e o plástico.
Estes dois materiais são essenciais
para muitas das nossas infraestruturas e tecnologia.
e têm um conjunto complementar de forças e fraquezas.
O aço é forte e rijo,
mas difícil de modelar intrinsecamente,
enquanto o plástico pode assumir praticamente qualquer forma,
mas é fraco e macio.
Não seria bom se houvesse um material
tão forte como o aço mais forte
e tão maleável como o plástico?
Muitos cientistas e tecnólogos
estão entusiasmados com uma invenção relativamente recente,
chamada vidro metálico
com as propriedades dos dois e mais ainda.
Os vidros metálicos têm um aspeto brilhante e opaco como os metais
e tal como os metais, são bons condutores do calor e da eletricidade.
Mas são mais fortes do que a maior parte dos metais,
o que significa que podem aguentar muitas forças
sem se dobrarem ou partirem,
fazendo bisturis ultra afiados
e estojos eletrónicos ultra fortes,
dobradiças, parafusos, e muitas outras coisas.
Os vidros metálicos também têm uma capacidade incrível
de armazenar e libertar energia elástica,
o que os torna perfeitos para equipamento desportivo,
como as raquetas de ténis, tacos de golfe e esquis.
São resistentes à corrosão
e podem ser moldados em formas complexas com superfícies espelhadas
num único processo de moldagem.
Apesar da sua resistência à temperatura ambiente,
se aumentarmos umas centenas de graus Celsius,
amolecem significativamente
e podem ser deformados em qualquer forma que quisermos.
Arrefecendo-os depois,
eles recuperam a sua resistência.
De onde surgem todos estes atributos espantosos?
Na essência, têm a ver com a estrutura atómica especial do vidro metálico.
A maior parte dos metais são cristalinos enquanto sólidos.
Ou seja, se os ampliarmos o suficiente para vermos os átomos individuais,
eles estarão alinhados num padrão ordenado, repetitivo
que se estende por todo o material.
O gelo é cristalino
tal como os diamantes
e o sal.
Se os aquecermos o suficiente para os derretermos,
os átomos podem soltar-se livremente e moverem-se ao acaso
mas, quando os arrefecemos,
os átomos reorganizam-se,
recuperando o cristal.
E se pudéssemos arrefecer um metal derretido tão depressa
que os átomos não conseguissem voltar a encontrar os seus lugares,
de modo que o material voltasse a ser sólido
mas com uma estrutura interna caótica, amorfa de um líquido?
O vidro metálico é assim.
Esta estrutura tem ainda o benefício de não ter limites de grão
que a maioria dos metais têm.
São pontos fracos onde o material é mais suscetível a fendas
ou à corrosão.
O primeiro vidro metálico foi feito em 1960,
a partir do ouro e do silício.
Não foi fácil de fazer.
Como os átomos dos metais cristalizam muito rapidamente,
os cientistas tiveram de arrefecer a liga extremamente depressa,
um milhão de graus Kelvin por segundo,
disparando minúsculas gotas em chapas de cobre frias
ou fazendo girar fitas ultrafinas.
Nessa época, os vidros metálicos
só podiam ter dezenas ou centenas de mícrons,
o que era demasiado fino para a maior parte de aplicações práticas.
Desde então, os cientistas conseguiram descobrir
que, se misturassem vários metais que se misturam entre si livremente
mas não cristalizam facilmente, quando juntos,
normalmente porque têm dimensões atómicas muito diferentes,
a mistura cristaliza muito mais devagar.
Isso significa que não é necessário arrefecê-la tão depressa,
e o material pode ser mais espesso,
com centímetros em vez de mícrons.
Estes materiais chamam-se vidros metálicos densos, ou BMG.
Se já há centenas de diferentes BMG,
porque é que as nossas pontes e automóveis não são feitos com eles?
Muitos dos BMG atualmente disponíveis são feitos de metais caros,
como o paládio e o zircónio,
e têm que ser extremamente puros
porque quaisquer impurezas podem provocar a cristalização.
Por isso, um arranha-céus ou um vaivém espacial
feitos de BMG seriam astronomicamente caros.
E, apesar da sua resistência,
ainda não são suficientemente rijos para aplicações de grandes cargas.
Quando as forças aumentam, podem partir-se sem aviso prévio
o que não é ideal para uma ponte, por exemplo.
Mas quando os engenheiros descobrirem como fazer BMG com metais mais baratos,
e como torná-los ainda mais resistentes,
para estes super materiais o céu é o limite.