Como o passado continua inspirando a ciência

De maneira geral, um pesquisador deve sempre acompanhar as últimas publicações de sua área, analisar as próximas tendências, se manter atualizado e olhar para frente. No entanto, às vezes olhar para trás também pode ser bastante útil, já que o passado transmite experiência e pode ter muito o que nos ensinar. A nanotecnologia, por exemplo, é considerada um campo de pesquisa recente, mas há um artefato romano de 1700 anos de idade que já utilizava conceitos dessa área e hoje serve de fonte de informações para os cientistas, o Copo de Licurgo.

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O que é a biomineralização?

Segundo o site da Nature, biomineralização é um processo no qual organismos vivos produzem minerais. Esses minerais criados pelos organismos possuem estruturas muito complexas, que qualquer engenheiro ou cientista gostaria de ter no seu material, já que é muito difícil de produzir de forma sintética. Esse processo de formação de materiais ocorre em praticamente todos os grupos de organismos, dos procariontes (nanocristais de magnetita em bactérias) até em humanos, como em nossos dentes e ossos.

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Conheça os cimentos emissores de luz

Vivenciamos atualmente uma procura crescente por economia de recursos, de energia, por sustentabilidade em geral, de forma que muitas são as pesquisas, nas mais diversas áreas, que possuem algum desses objetivos. Já vimos por aqui como funciona a reciclagem de vidros, alguns exemplos de inovações ecológicas na indústria têxtil, como por exemplo a elaboração de roupas a partir de PET reciclado ou plantas. Abordamos a substituição de polímeros derivados de petróleo por polímeros que derivem de cogumelos ou vegetais em geral, assim como o desenvolvimento de materiais com maior resistência específica, isto é, maior resistência mecânica para uma mesma massa de material, permitindo diminuir a quantidade de matéria prima necessária para desenvolver produtos e economizando na hora de transportá-los, devido à menor massa. Exemplos desses materiais são os aços com efeito TRIP, as ligas de titânio e  as ligas leves.  A indústria de construção civil, uma das que mais cresce em todo o mundo, vem seguindo a mesma tendência e desenvolvendo produtos como concretos sustentáveis e ecocimentos, os quais conseguem diminuir gasto energético, a emissão de CO2, utilizam matérias-primas mais ecológicas, como bactérias ou resíduos, etc. É nessa mesma área que os cimentos emissores de luz, ideia de que falaremos hoje, se enquadram.

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Método inovador para limpeza utilizando polímeros

Quem não tem problemas com poeira? Você limpa sua casa e depois de um certo tempo aquela bela película de poeira se deposita sobre tudo novamente e lá vai você limpar tudo mais uma vez. Isso não é um problema apenas do dia a dia, essas partículas interferem também em campos de grande importância e impacto, como por exemplo nas indústrias eletrônica e aeroespacial, provocando o risco de que equipamentos importantes parem de funcionar.

Pensando nos problemas relacionados a essas partículas micro ou sub-micrométricas, engenheiros desenvolveram uma solução bastante simples a partir de um polímero chamado polidimetilsiloxano (PDMS), o qual é elástico e anti-aderente.  O método foi desenvolvido para partículas menores do que 10 micrometros, visto que as partículas maiores são mais facilmente removíveis e poderiam ser retiradas através de métodos mais simples, como jatos de ar comprimido ou de nitrogênio. Basicamente, foram criadas milhões de pequenas colunas na estrutura do polímero PDMS, como espécies de pilares. Os diâmetros dessas estruturas podem variar de 2 a 50 micrometros, podendo ser observadas apenas ao microscópio. As diferentes dimensões permitem que as colunas recebam uma faixa maior de tamanhos de partícula de poeira. No entanto, para que isso seja possível, não basta apenas a estrutura de colunas; Izadi, um dos cientistas envolvidos, afirma que “quando se fala a respeito de poeira, você está falando sobre cargas eletrostáticas”. Dessa forma, o polímero apresenta também uma carga eletrostática que consegue destacar as partículas de poeira do equipamento, móvel ou estrutura na qual elas se encontram, já que tem uma interação mínima com os substratos a serem limpos, ocasionando uma interação elétrica mais intensa com a partícula. Assim, é necessário apenas encostar o polímero desenvolvido na superfície a ser limpa e as partículas absorvidas entram nos pilares devido à força eletrostática e são removidas, solucionando o problema.

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Partículas de sílica (rosa) aderidas ao micropilar de 50 micrometros de diâmetro. Crédito: Vanderlick Lab

Além disso, a invenção ajuda a preservar obras de arte, já que pinturas em acrílico, por exemplo, são extremamente porosas e acabam acumulando poeira em seus poros, o que diminui a vividez das cores e a riqueza de detalhes. Alguns testes do produto já foram realizados em diversos substratos e não houve sinais de deterioração das superfícies a serem limpas e a limpeza foi total, ao menos para os testes com partículas de sílica.

Fontes:

Hadi Izadi et al. Removal of Particulate Contamination from Solid Surfaces Using Polymeric Micropillars. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016;

In the war against dust, a new tool inspired by geckos – Science Daily

Sal utilizado para a fabricação materiais armazenadores de energia

Muitos dizem que engenharia de materiais pode lembrar muito a culinária e cada vez mais provamos que isso não é mentira. Porém fazer um material com sal parece um pouco estranho, não? É o que pesquisadores fizeram para obter folhas de óxidos metálicos puros e maiores do que os já existentes.

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Um time de pesquisadores de três universidades (Drexel University, Huazhong University of Science and Technology (HUST) and Tsinghua University) descobriram uma forma de fazer com que materiais armazenem mais energia. Essa forma consiste em usar cristais de sal como substrato para fazer crescer finas folhas de óxidos de metais condutores, resultando em maiores e quimicamente mais puras folhas, o que os torna mais adequados para armazenar energia e agrupar íons.

Segundo Jun Zhou, professor na HUST e um dos participantes da pesquisa, é desafiador criar um óxido que atinja os valores teóricos de desempenho sem comprometer suas propriedades, como o tamanho e a pureza química. Então, a pesquisa criou uma maneira de produzir essas folhas de óxido estáveis com menos incrustações e centenas de vezes maiores do que aquelas produzidas anteriormente.

Em um dispositivo de armazenamento de energia, como baterias, a energia é contida na transferência química de íons de uma solução eletrolítica para camadas finas de materiais condutores. A evolução desses dispositivos é manter mais carga por um longo período de tempo e ainda assim diminuir o tamanho dele. Isso só é possível com a fabricação de materiais melhores em relação às propriedades estruturais e químicas, para a coleta e desembolso de íons.

Na teoria, os melhores materiais para essa aplicação seriam as folhas de óxidos metálicos, por causa da estrutura química e alta área de superfície, fixando os íons facilmente, que é como a energia é armazenada. Porém as folhas até agora produzidas em laboratório ficavam muito aquém das capacidades teóricas.

Acredita-se que o problema estava no processo das nanofolhas, que envolvem deposição de gás ou ataque químico e deixavam vestígios de resíduos que acabavam por contaminar o material, evitando a ligação dos íons ao material.

Ao utilizar o substrato de sal para o crescimento dos cristais, ele permite que o material se espalhe uniformemente e crie consequentemente uma maior folha. Esse método se chama templating e consiste em usar um material de sacrifício para crescer um cristal.

A principal conclusão e segredo do trabalho desenvolvido é utilizar sais que possuem uma estrutura igual a do óxido, caso contrário irá formar uma película amorfa do óxido. Ou seja, diferentes sais são utilizados para produzir diferentes óxidos. Dessa forma, os cristais de sal são o substrato perfeito para óxidos de magnésio, molibdênio e tungstênio.

Após a solidificação, o sal é dissolvido em uma lavagem, deixando pouco ou nenhum resíduo no material que possam prejudicar no armazenamento de energia. Assim, os únicos fatores que limitam o tamanho da folha formada é o tamanho do cristal de sal e a quantidade de percursor utilizada.

Os resultados relatados dizem que o uso desse material pode ajudar na criação de uma bateria com íons de alumínio, que promete ser melhor que qualquer bateria de lítio utilizada hoje.

No blog já falamos sobre as baterias de Li-O2 aqui!

Referência:

Sciencedaily

Xu Xiao, Huaibing Song, Shizhe Lin, Ying Zhou, Xiaojun Zhan, Zhimi Hu, Qi Zhang, Jiyu Sun, Bo Yang, Tianqi Li, Liying Jiao, Jun Zhou, Jiang Tang, Yury Gogotsi. Scalable salt-templated synthesis of two-dimensional transition metal oxides. Nature Communications, 2016; 7: 11296 DOI: 10.1038/NCOMMS11296

 

É possível soldar metal com cerâmica?

Você já teve problemas em sua casa ou trabalho e precisou “soldar” alguma peça com estanho? Normalmente o processo é feito para soldar fios a alguma outra superfície metálica, como vemos nas figuras abaixo:

Você sabia que esse processo na verdade não se trata de uma soldagem? Para que a soldagem propriamente dita ocorra, é necessário não somente fundir o metal de adição, que é a liga adicionada na junção entre os dois componentes, mas também a superfície dos próprios componentes, denominados de materiais de base. Se pensarmos no exemplo do estanho, as peças seriam o material de base e o estanho, o material de adição. Claro que consideramos aqui apenas as soldagens nas quais o material encontra-se no estado fundido, porque é possível também soldar no estado sólido, como por exemplo na soldagem por difusão ou por fricção, onde não há fusão de nenhum dos materiais e ainda assim denomina-se o processo de soldagem. Mas voltando ao caso onde há fusão dos metais envolvidos, a “solda” de estanho deve na verdade ser chamada de brasagem, processo em que apenas o metal de adição é fundido e preenche a junta de soldagem por capilaridade, eliminando os espaços vazios entre as duas peças e solidificando em seguida. É sobre esse processo que vamos falar hoje, já que ele é um dos únicos que permite a união de materiais de classes diferentes, como metais e cerâmicas.

A brasagem ocorre a temperaturas iguais ou acima da de fusão do material de adição, mas sempre a temperaturas inferiores à fusão do metal base. Para que a união por brasagem seja possível, é necessário que ocorra o molhamento do material de base pela liga adicionada na junta, isto é, que haja afinidade entre estes dois materiais. Para um bom molhamento, é importante que as faces a serem unidas sejam previamente limpas para a remoção de graxa, óxidos e outras impurezas. Normalmente a brasagem é feita por um oxicombustível, utilizando uma liga de cobre como metal de adição e um fluxo adequado para proteger a região soldada de gases do ambiente e melhorar a capilaridade do material e, consequentemente, o preenchimento da junta. No entanto, é possível utilizar também os processos TIG ou arco plasma, sem a necessidade da utilização de fluxos e sem fundir o metal de base e também utilizar diversos outros metais de adição, como ligas com níquel, prata e ouro. O processo de brasagem é interessante na união de metais dissimilares, ou mesmo materiais de classes diferentes, peças pouco espessas e também metais já tratados termicamente, já que sua fusão por um processo de soldagem convencional implicaria numa modificação microestrutural que comprometeria o tratamento realizado.  O foco de hoje será a união de materiais diferentes: metais e cerâmicas.

Uma das dificuldades em se utilizar cerâmicas na indústria é o fato de elas precisarem muitas vezes ser unidas a outras cerâmicas ou materiais metálicos. A soldagem direta de cerâmicas é quase sempre impossível, salvo em materiais como carbeto de silício ou nitreto de silício, que podem ser soldados por feixe de laser. Assim, para ampliar a utilização de cerâmicos, diversas pesquisas foram realizadas a respeito de métodos de junção desses materiais e bons resultados foram obtidos para a brasagem. Observou-se, por exemplo, que ao tentar unir cerâmicas com uma liga de brasagem contendo pequenas quantidades de zircônio, há molhamento do cerâmico pela liga. Isso é excelente, pois antes era necessário fazer um procedimento de metalização da cerâmica para permitir que ela tivesse alguma afinidade com o metal de adição. Após a descoberta, viu-se que esse pré-processo não seria mais necessário, desde que as ligas de brasagem contivessem um elemento “ativador”, o qual normalmente é titânio, mas também pode ser háfnio, nióbio ou zircônio. A função desse elemento ativador é desenvolver a camada metalizada no momento em que ocorre a brasagem, isto é, o elemento reage com o material cerâmico e vai formando fases intermetálicas complexas, as quais revestem a superfície da cerâmica e têm afinidade com o metal de adição, sendo molhadas pelo mesmo. Com isso, é possível unir cerâmicas a elas mesmas, outras cerâmicas, cermets (compósitos de cerâmica com metal) e uma ampla variadade de materiais metálicos. Exemplos de cerâmicas que podem ser brasadas por ligas ativadas são alumina, nitreto de silício, carbeto de boro, nitreto de boro (hexagonal e cúbico), safira, carbeto de silício, zircônia, nitreto de alumínio, diamante, vidros e grafite. Convém destacar que o efeito de ativação na liga de brasagem ocorre apenas a temperaturas superiores a 750°C, dependendo da composição da cerâmica a ser unida. Normalmente os nitretos e carbetos são molhados mais facilmente pelos metais de adição do que as cerâmicas óxidas.  A figura abaixo mostra a junta brasada entre alumina e uma liga de ferro-níquel-cobalto.

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Micrografia de junta brasada de alumina com liga de ferro-níquel-cobalto utilizando liga de prata-cobre-índio ativada com titânio como metal de adição. Fonte: Listemann AG, Liechtenstein / European Association for Brazing and Soldering.

É possível observar que abaixo do material de base cerâmico (1), há uma camada proveniente da reação entre o elemento ativador e a alumina, identificada pelo número 2. Essa camada é molhada pelo metal de adição (3), que por sua vez encontra-se unido ao segundo material de base (4), a liga de ferro-níquel-cobalto.

Além de poder unir materiais de classes diferentes, como vimos, a brasagem é interessante do ponto de vista industrial por provocar um menor empenamento da peça, já que são utilizadas temperaturas mais baixas, também por não interferir muito na microestrutura do material de base, já que o mesmo não é fundido e por ser mais veloz do que os processos de soldagem convencionais. Além disso, o equipamento é simples e de fácil utilização e os metais frágeis, como ferro fundido cinzento, podem ser unidos sem um alto pré-aquecimento. No entanto, o processo também tem suas desvantagens, que são o fato de a resistência do conjunto ser limitada à resistência do metal de adição, assim como a temperatura de serviço, limitada ao ponto de fusão do metal de adição e também a possibilidade de ocorrência de corrosão galvânica na junta brasada.

 

Fontes:

Is it possible to braze ceramics? – European Association for Brazing and Soldering;

Brasagem: Características do processo – Info Solda;

Brasagem – Condor.

Novo mineral brasileiro é descoberto

Estamos numa época que parece que nada mais pode ser descoberto de natural no nosso mundo, devido à grande quantidade de pesquisas já desenvolvidas. Porém isso não é realidade! Em 2014 foi encontrado um mineral nunca antes visto aqui mesmo no Brasil, na cidade Cajati (SP), chamado melcherite descoberto pelo engenheiro de minas, Luiz Alberto Dias Menezes Filho, e em 2015 foi caracterizado por professores e pesquisadores da USP.

O novo mineral foi encontrado numa cavidade, local que geralmente ficam os minerais mais raros, de uma rocha de carbonatito, que possui mais de 50% de minerais carbonáticos, como a calcita (CaCO3) e dolomita (CaMg(CO3)2.

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Melcherita. Foto: Acessoria de Comunicação do IFSC

Para caracterizar e analisar esse mineral, foram utilizadas as técnicas de difração de Raio-X e Espectroscopia Raman, obtendo informações químicas e estruturais do material. A última técnica citada utiliza as vibrações dos átomos e íons para distinguir os componentes, seria como se fosse uma digital dos materiais. Dessa maneira, foi revelado que a fórmula química desse material é Ba2Na2Mg[Nb6O19]·6H2O.

A Melcherite recebeu esse nome para homenagear um professor já falecido,  Geraldo Conrado Melcher (1924-2011), que chefiou o Departamento de Engenharia de Minas e Petróleo da Escola Politécnica (Poli) da USP. Ela é o segundo hexoniabato a ser descoberto no mundo e promete muito!

Na sua composição o nióbio é presente, o que origina octaedros na estrutura, que se unem e formam um super octaedro. Na figura abaixo tem-se um esboço de um octaédrico, onde os átomos estaria nos vértices.

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Esboço octaedro

Já existem estudos sobre aprisionar vírus nessas estruturas e substâncias químicas perigosas, como o gás de Sarin, utilizado em ataques na Síria. Além dessas, outras aplicações também serão estudadas para a melcherite ainda com auxílio de outros pesquisadores, até mesmo de outros países. A ideia é trocar os elementos da estrutura para observar a troca de propriedades físicas.

Segundo Marcelo Barbosa de Andrade, pesquisador responsável pelo Centro de Caracterização de Espécies Minerais (CCEM/IFSC), que participou dessa descoberta “A estrutura da melcherita é muito versátil. E até pouco tempo só havíamos encontrado essa estrutura em compostos produzidos em laboratório, e não na natureza”.

Então agora vamos esperar e ver os resultados incríveis que a melcherite poderá gerar!

Para escrever esse post utilizamos como referência:

USP – Descoberto novo mineral que pode inspirar novos materiais

Inovação Tecnológica – Descoberto no Brasil mineral “tecnologicamente fantástico”

Sílica feita a partir de cascas de arroz

A sílica (SiO2) é uma das matérias-primas mais utilizadas no mundo, entre suas aplicações estão vidros, células solares, cerâmicas refratárias e até mesmo pasta de dente. Dessa forma, centenas de milhares de toneladas são produzidos todos os anos pelo mundo.

Entretanto, a forma tradicional que esse material é produzido não é a forma mais eficiente, tanto em termos energéticos quanto em econômicos. Para fazê-la, o metal silício é aquecido junto com o carvão do tipo antracite até temperaturas muito altas (3500°C) para formar compostos de silício.

Um professor de Engenharia de Materiais da University of Michigan, chamado Richard Laine,  inventou um processo que além de ser mais eficiente do que o tradicional, utiliza resíduos no processo. Segundo o professor com esse processo é possível salvar seis toneladas de emissão de carbono por cada tonelada de material produzido e custa 90% a menos. Incrível, não?

E qual a fonte de material para esse novo método?

Resíduos de agricultura!

A maioria dos resíduos industriais contém sílica, como por exemplo cascas de arroz, que são produzidas centenas de milhões de toneladas anualmente. E o que é feito com elas? Muitas vezes são queimadas e utilizadas como fonte de energia e suas cinzas (que também contém muita sílica) são descartadas em lixões ou aterros sanitários.

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Obter a sílica dos resíduos agrícolas não é tão fácil assim, graças à forte ligação química entre o silício e o oxigênio. Mas Laine conseguiu quebrar essa ligação de forma simples e barata com ajuda de etileno glicol, ou anticongelante e etanol, ou álcool de cereais.

O etilenoglicol com uma pequena porcentagem de hidróxido de sódio enfraquece a ligação química entre a sílica e a cinza de casca de arroz no começo do processo, dissolvendo a sílica em uma solução líquida. Então a solução é aquecida até 200°C para obter a sílica como um polímero anticongelante de sílica, que pode ser filtrado com o intuito de separar o polímero do restante das cinzas.

Devido às estruturas similares do etanol e do etilenoglicol, adicionando o etanol ao polímero, ele vai substituir o anticongelante, que vai poder ser removido e reutilizado. Assim a sílica pode ser isolada do álcool através do destilamento e obtêm-se um material com alta pureza (99,9%).

O professor está comercializando a sílica feita por esse processo através da empresa que ele formou, a Mayasil. A produção ainda está em fase de teste, principalmente para saber se ela será ou não escalável.

Como o professor diz no vídeo abaixo, eles fizeram as cinzas passarem de um resíduo negativo no mundo para algo valioso. Aí está a engenharia de materiais mudando o mundo mais uma vez!

Referências:

Video: New ‘green’ method for large-scale silica production gives agricultural waste a purpose

Going green: ACerS member pioneers sustainable approach for high-purity silica production


As cascas de arroz também podem ser reaproveitadas para fazer Ecocimentos!

 

Materiais para odontologia

Sempre ouvimos por aí que o mercúrio é um metal tóxico. A maioria das mães já deve ter dito para não deixarmos o termômetro cair no chão, e se ele quebrar, para não tocarmos no mercúrio que vazou. Por que então são utilizadas ligas de mercúrio para o reparo de dentes se é de conhecimento popular que ele é tóxico a nós seres humanos? Apesar de hoje essas ligas, chamadas de amálgamas, serem menos comuns na reparação dentária devido ao desenvolvimento de resinas cerâmicas com melhor acabamento estético, é comum ainda encontrarmos muitas pessoas que possuam essas obturações em seus dentes.

As amálgamas são utilizadas por possuírem uma combinação de características favoráveis: são duráveis, suportam bem as pressões oriundas da mastigação, seu preço é acessível e são fáceis de colocar, uma vez que normalmente são líquidas ou pastosas à temperatura ambiente, de forma que preencham muito bem todas as cavidades e contornos dentários. Além de dar essa consistência mais líquida à liga, o mercúrio é importantíssimo na obtenção de um material duro e estável, uma vez que é responsável por ligar quimicamente metais como prata, cobre e estanho, para formar as amálgamas. A vantagem é que quando misturado a estes outros elementos, o mercúrio torna-se uma substância inativa, sendo muito menos nocivo ao corpo humano. Ainda assim, há uma liberação em pequena quantidade do mercúrio das obturações para o interior de nosso corpo. No entanto, essa liberação não é considerada perigosa, visto que o mercúrio é um elemento já presente em certa quantidade em nossa água, comida e ar, de forma que a pequena quantidade liberada pelas amálgamas não é tão significativa perto do contato diário que possuímos com o metal.

Uma outra alternativa metálica é o uso de ligas a base de ouro. O ouro é o metal mais biocompatível que existe e já são conhecidos relatos de muito tempo atrás sobre pessoas que possuíam dentes de ouro.  Além disso, o ouro tem coeficiente de expansão térmica muito próxima à do dente, expandindo e contraindo de forma semelhante a este e, assim, evitando tensões em excesso no dente restaurado. Devido a tudo isso, o material sempre foi considerado muito seguro. No entanto, o ouro puro é muito dúctil (e caro) para fazer restaurações dentárias, precisando de alguns elementos de liga para obter melhores propriedades, como por exemplo a prata e o irídio, que aumentam a resistência da liga, o cobre e o paládio, que modificam sua coloração, e a platina, que, assim como o ouro, é resistente a manchas e tem poucas chances de desencadear uma reação imunológica. No entanto, a adição desses elementos de liga faz com que o ouro não seja mais completamente inerte e biocompatível. Relatos na literatura mostram que alguns elementos liberados das ligas de ouro apresentam efeito citotóxico in vitro.  Os estudos concluíram que ouro, paládio e platina não apresentam efeito citotóxico, cromo, cobre e prata mostraram-se tóxicos e níquel, zinco e cobalto foram classificados como muito tóxicos. No entanto, esses estudos são recentes e ainda não se sabe com clareza sua relevância clínica. Serão necessários mais estudos in vitro e mais ensaios clínicos controlados para uma melhor avaliação das ligas.

Para quem não se sente confortável com as opções metálicas, há outros materiais que podem ser utilizados e que conferem uma melhor qualidade estética.

A primeira opção são os compósitos à base de polímeros. Eles não são tão duradouros como as amálgamas e ligas de ouro e não podem ser utilizados em casos em que a perda dentária é muito grande, no entanto em preenchimentos menores são uma excelente opção e conferem uma boa estética. Os compósitos são feitos a partir de uma resina polimérica e uma carga de partículas vítreas, misturadas e ajustadas até se assemelharem à coloração original do dente. A matriz polimérica é responsável por conferir estabilidade e não dissolubilidade em água. Já as particulas vítreas, normalmente quartzo, borossilicato, ou vidro a base de bário, aumentam a resistência do polímero, previnem a absorção de água e amenizam expansões ou retrações. Ao final, é realizado um tratamento de superfície para unir efetivamente o polímero e a carga vítrea. Há na literatura diversas combinações de polímeros, cargas, catalisadores, aceleradores, etc, que conseguem formar bons compósitos com essa função odontológica. Devido aos avanços recentes, esses materiais são cada vez mais populares e confiáveis, conferindo bastante segurança na junção entre material e dente.

amalgama vs composito

Comparativo entre obturações de amálgama (acima) e de compósito (abaixo), mostrando o melhor aspecto estético da última.

Por fim, para finalizar o assunto de hoje, será abordada mais uma opção não metálica: as porcelanas. Esses materiais cerâmicos são os que fornecem o melhor acabamento estético dentre as opções abordadas. Normalmente são de um tipo de porcelana feita de óxido de silício com percentuais variados de zircônia e alumina, conferindo a cor apropriada ao material. A propósito, uma característica interessante no que diz respeito à coloração é que o material não tem sua cor alterada com o uso, mantém sempre a cor original. Isso não acontece para muitos dos outros materiais desenvolvidos para adquirir um aspecto semelhante ao de um dente.

Como podemos ver, há ainda muitos desafios na área odontológica. Nesse caso, vemos a importância do trabalho em equipe e dos grupos interdisciplinares, onde um maior progresso pode ser obtido através da parceria entre áreas como odontologia e engenharia de materiais.

Fontes:

Biocompatibility Testing & Dental Toxicity;

J. B. Schilling Dentistry: Materials;

ELSHAHAWY, W.; WATANABE, I. Biocompatibility of dental alloys used in dental fixed prosthodontics. Tanta Dental Journal, v. 11, n. 2, p. 150-159, 2014.

Conheça a kriptonita terrestre

Na semana de lançamento do filme Batman vs Superman: A Origem da Justiça no Brasil resolvemos fazer um especial sobre o material mais temido por um de nossos heróis, a Kriptonita.

Você sabia que a Kriptonita realmente existe? Em 2006, no filme “Superman – O Retorno”, sua composição química é detalhada como um composto contendo sódio, lítio, boro, silicato, hidróxidos e flúor. Ela é descrita no rótulo do mineral quando este é roubado de um museu por um inimigo do super-homem. Imaginem a surpresa de uma equipe de cientistas ao analisar a descoberta de novo mineral no ano seguinte e deparar-se com uma composição química semelhante à do filme. O mineralogista responsável, Chris Stanley,  brinca com a situação: “Deveremos ter cuidado com o mineral. Não queremos deixar a Terra sem o seu mais famoso super-herói”.

No entanto, o super-homem e todos os seus fãs podem ficar tranquilos, pois a kriptonita de Stanley não é verde, radioativa, tampouco proveniente de outro planeta, mas sim encontrada em uma mina aqui na Terra mesmo, localizada na Sérvia.  Trata-se de um pó branco e não radioativo, duro e muito granulado, o qual foi chamado de jadarita, já que o mineral não contém nada de criptônio em sua composição, impedindo que tecnicamente possa ser chamado de kriptonita, ou “criptonita”, neste caso. Na realidade outra pequena diferença existe entre o mineral descoberto por Stanley e a kriptonita, a presença de flúor. O elemento não foi detectado na jadarita, o que talvez explique aos fãs a grande diferença de propriedades entre os dois materiais (ufa!).

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Para quem ficou decepcionado com o nome jadarita, ainda há esperança. Sabemos que existem muitos materiais cerâmicos terminados com “ita”, por exemplo mulita, zirconita, cordierita, calcita. Temos um elemento chamado criptônio na tabela períodica. De fato, pode ser que um dia tenhamos uma criptonita. O maior problema é que o criptônio (Kr) é um gás nobre, classe de elementos conhecidos por serem extremamente estáveis e inertes quimicamente, de forma que não seja comum encontrarmos compostos com esses elementos. No entanto, no ano de 2015 os cientistas Zaleski-Ejgierd e Lata conseguiram pela primeira vez prever a possibilidade de formar cristais cerâmicos a partir de criptônio. Para isso, é necessário uma pressão elevadíssima, na faixa de 300 a 500 milhões de atmosferas, mas que já é possível em laboratório apertando as amostras em bigornas de diamante. Outros cientistas já haviam conseguido anteriormente obter compostos de criptônio, no entanto tratavam-se apenas de pequenas moléculas. O diferencial do trabalho de Zaleski-Ejgierd e Lata é que pela primeira vez seria possível obter cristais, uma estrutura maior e mais organizada do que apenas moléculas.  Dentre os óxidos simulados por eles, foi constatado que o monóxido de criptônio (KrO) teria essa capacidade de formar cristais e permanecer estável termodinâmica e cineticamente. No entanto, não foi dessa vez que obtivemos a kriptonita, já que o material provavelmente será chamado de criptóxido quando for sintetizado.

Ao pensarmos que a kriptonita do super-homem é formada dentro de seu planeta natal, Krypton, as pressões elevadíssimas não seriam problema. No entanto aqui na Terra, não é encontrado oxigênio no interior do planeta, muito menos criptônio, então acredita-se que os compostos de criptônio não possam ser encontrados na natureza, podendo ser obtidos apenas através de sínteses em laboratório. Deixemos então a responsabilidade de trazer a criptonita à vida para os próximos cientistas, talvez um de nós estudantes/cientistas de materiais.

Fontes:

Criptonita é descoberta na Terra;

Grupo descobre ‘kriptonita’ em mina sérvia;

Como sintetizar uma “quase” kriptonita;

ZALESKI-EJGIERD, Patryk; ŁATA, Paweł. Krypton oxides under pressure. arXiv preprint arXiv:1510.00255, 2015.