Como fabricar material ultraduro e resistente à radioatividade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/12/2019

Amostra do B6C, o material mais duro da natureza, depois do diamante e da fase cúbica do nitreto de boro.
[Imagem: Universidad de Sevilla]

Carbeto de boro

Quando se fala em materiais ultraduros e não tão caros quanto o diamante, o carbeto de boro desponta nas primeiras posições.

Trata-se de um material cerâmico extremamente duro e estável a temperaturas muito elevadas, usado em diversas aplicações industriais, ferramentas de furação, armaduras de tanques, coletes à prova de balas, revestimentos antirradiação de reatores nucleares etc.

Mas não é um material único; na verdade, é uma família de materiais cerâmicos com fórmula genérica BxC, onde x é o número de átomos de boro para cada átomo de carbono.

O representante "oficial", ou canônico (em linguagem científica, estequiométrica), é o B4C, mas a família vai do B4C ao B14C, ao menos teoricamente. Como as características de cada um variam não linearmente com a quantidade de boro, é necessário sintetizar o material para checar suas propriedades.

B6C

O B6C já havia sido descrito pela teoria, mas ninguém havia conseguido fabricá-lo para confirmar suas propriedades previstas, que prometiam ser ainda melhores do que seus parentes comerciais.

Foi justamente isso que conseguiram agora Bibi Moshtaghioun e seus colegas da Universidade de Sevilha, na Espanha.

O B6C foi fabricado utilizando a técnica de zona flutuante a laser, que consiste na fusão por meio da aplicação de intensa radiação laser e, em seguida, na rápida solidificação. Isso é muito mais simples e viável do que as técnicas tradicionais de alta pressão e alta temperatura normalmente utilizadas na obtenção de materiais ultraduros.

A técnica permitirá fabricar um material barato e ultrarresistente para uso em aviões, carros e outros meios de transporte. Além disso, o B6C também é ultrarresistente à radioatividade.

A fase B6C obtida por esta técnica apresentou uma dureza de 52 GPa e um módulo Young de 600 GPa - para comparação, a dureza do diamante é de cerca de 45 GPa, embora possua um módulo Young de 1050 GPa.

"Isso faz da fase B6C o material mais duro da natureza, depois do diamante e da fase cúbica do nitreto de boro," afirmam os pesquisadores.

Bibliografia:

Artigo: Elusive super-hard B6C accessible through the laser-floating zone method
Autores: Bibi Malmal Moshtaghioun, Francisco L. Cumbrera, Diego Gómez-García, Jose I. Peña
Revista: Nature Scientific Reports
Vol.: 9, Article number: 13340
DOI: 10.1038/s41598-019-49985-2