Descoberto parente ultraforte do silício

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/11/2023

Nanofitas de carbeto de silício amorfo testadas até o limite de sua resistência à tração.
[Imagem: Science Brush]

Carbeto de silício amorfo

O carbeto de silício é um velho conhecido da eletrônica, presente sobretudo nos circuitos capazes de suportar altas temperaturas.

Contudo, diferente desse carbeto de silício comum, que é um material cristalino, Minxing Xu e colegas da Universidade de Tecnologia de Delft, nos Países Baixos, descobriram que um carbeto de silício amorfo pode ser ainda mais interessante.

"Para compreender melhor a característica crucial do 'amorfo', pense na maioria dos materiais como sendo feitos de átomos dispostos num padrão regular, como uma torre de Lego intrincadamente construída," explica o professor Richard Norte. "Eles são chamados de materiais 'cristalinos', como por exemplo o diamante, que possui átomos de carbono perfeitamente alinhados, contribuindo para sua famosa dureza."

Já os materiais amorfos não têm essa natureza organizada, como é o caso dos vidros e das cerâmicas, que são quebradiços. No exemplo dado pelo professor, os materiais amorfos são como pilhas de blocos Lego ainda por montar, sem nenhuma organização.

Contudo, contrariamente às expectativas, esta randomização não resultou em fragilidade no carbeto de silício amorfo. Na verdade, a força desse material parece emergir justamente dessa aleatoriedade.

Versões do material fabricadas para teste.
[Imagem: Minxing Xu et al. - 10.1002/adma.202306513]

Fabricável industrialmente

A resistência à tração deste novo material é de 10 gigapascal (GPa). "Para entender o que isso significa, imagine tentar esticar um pedaço de fita adesiva até que ele arrebente. Agora, se você quiser simular a tensão de tração equivalente a 10 GPa, precisará pendurar cerca de dez carros de tamanho médio nas extremidades daquela fita antes que ela rompa," disse Norte.

E o que coloca o carbeto de silício amorfo na mira de múltiplas aplicações é a sua escalabilidade. Por exemplo, o grafeno, uma camada única de átomos de carbono, é conhecido pela sua força impressionante, mas é difícil de produzir em grandes quantidades; já os diamantes, embora imensamente fortes, são raros ou caros para sintetizar.

O carbeto de silício amorfo, por outro lado, pode ser produzido em escala de pastilha, as mesmas usadas na indústria microeletrônica, oferecendo grandes folhas de um material incrivelmente robusto.

Não por acaso, o primeiro uso deverá ser justamente para a construção de sensores integrados ultrassensíveis, já que a resistência excepcional significa propriedades mecânicas cruciais para isolamento de vibrações em um microchip. Mas a equipe já enumera outras possibilidades, de células solares avançadas até tecnologias pioneiras de exploração espacial, sequenciamento de DNA e qualquer aplicação em nanomecânica, como MEMS e NEMS.

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