As areias de vidro utilizadas no fabrico de vidros com elevado teor de alumina cont\u00eam normalmente baixas percentagens de magn\u00e9sia. Esta areia mineral pode ser proveniente de dep\u00f3sitos de tipo rochoso ou de fontes naturais n\u00e3o refinadas, e deve permanecer como tal durante toda a produ\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
A an\u00e1lise SEM-EDS da amostra de vidro verde JXL09 revelou inclus\u00f5es vermelhas contendo cristais de barita, bem como enriquecimento em Cu, Fe e S, sugerindo que cont\u00e9m mat\u00e9rias-primas sulf\u00eddicas de cobre-ferro.<\/p>\n
O vidro de alumina \u00e9 um vidro de \u00f3xido de alum\u00ednio com numerosas propriedades \u00fanicas que o tornam altamente valorizado em aplica\u00e7\u00f5es que requerem for\u00e7a, resist\u00eancia qu\u00edmica e t\u00e9rmica, transpar\u00eancia \u00f3tica e baixa condutividade el\u00e9ctrica. A alumina \u00e9 amplamente utilizada em janelas de avi\u00f5es e de autom\u00f3veis, bem como em dispositivos de vis\u00e3o nocturna e em cones de nariz de m\u00edsseis de busca de calor. Al\u00e9m disso, a alumina apresenta baixa condutividade el\u00e9ctrica, coeficiente de expans\u00e3o e dureza (a classifica\u00e7\u00e3o mais elevada na escala de Mohs).<\/p>\n
Os s\u00edtios arqueol\u00f3gicos do Sul da \u00c1sia revelaram numerosos exemplos de vidros fabricados com composi\u00e7\u00f5es ricas em alumina. A an\u00e1lise da composi\u00e7\u00e3o indica que estes vidros foram produzidos de acordo com receitas com uma longa hist\u00f3ria nesta regi\u00e3o; no entanto, continua a desconhecer-se se as suas receitas individuais tiveram origem nesta regi\u00e3o ou se foram adoptadas de outro local num grupo maior de receitas.<\/p>\n
A alumina melhora a temperatura de transi\u00e7\u00e3o v\u00edtrea, a densidade e a durabilidade qu\u00edmica do vidro de soda-cal-s\u00edlica, aumentando a sua temperatura de transi\u00e7\u00e3o v\u00edtrea, a densidade e a durabilidade qu\u00edmica. A alumina tamb\u00e9m diminui a forma\u00e7\u00e3o de turva\u00e7\u00e3o azul de boro, impedindo a sua oxida\u00e7\u00e3o por part\u00edculas de \u00f3xido de s\u00edlica. O vidro de alumina oferece muitas vantagens em rela\u00e7\u00e3o aos vidros tradicionais de isolamento e decorativos, tais como maior resist\u00eancia, pontos de fus\u00e3o mais elevados, n\u00edveis de condutividade el\u00e9ctrica mais baixos, taxas de coeficiente de expans\u00e3o mais baixas e excelentes propriedades de resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o.<\/p>\n
A microestrutura do vidro de alumina varia consoante o seu n\u00edvel de calcina\u00e7\u00e3o. As amostras n\u00e3o calcinadas exibem uma rede de cristais e alguns vazios; quando aquecidas a temperaturas que fazem com que a cristaliza\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie aumente mais do que o vidro convencional; no GS028, por exemplo, podem ser observados aglomerados de \u00f3xido de estanho e chumbo juntamente com aluminossilicato de s\u00f3dio e part\u00edculas de sodalite; noutras amostras com part\u00edculas adicionais contendo alumina, a cristaliza\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie aumenta drasticamente, enquanto os cristais tendem a ter dimens\u00f5es mais pequenas do que as amostras de vidro convencional.<\/p>\n
As inclus\u00f5es de sulfureto de cobre e de \u00f3xido de cobre em bruto encontradas em vidros que cont\u00eam alumina s\u00e3o verdadeiramente misteriosas, sugerindo que foram possivelmente introduzidas atrav\u00e9s da co-fus\u00e3o de cobre ox\u00eddico e sulf\u00eddico, embora fosse provavelmente necess\u00e1rio um esfor\u00e7o longo e fastidioso por parte dos artes\u00e3os para limpar as impurezas mate antes que as inclus\u00f5es pudessem ter entrado.<\/p>\n
O \u00f3xido de alum\u00ednio (g-Al2O3) encontrado no vidro de alumina tem muitas caracter\u00edsticas \u00fanicas e vantajosas, incluindo o seu elevado ponto de fus\u00e3o e estabilidade de temperatura, tornando-o adequado para aplica\u00e7\u00f5es em refract\u00e1rios cer\u00e2micos, materiais de polimento e aplica\u00e7\u00f5es abrasivas. Para al\u00e9m disso, as utiliza\u00e7\u00f5es industriais deste componente incluem a utiliza\u00e7\u00e3o como retardador de fogo\/solu\u00e7\u00f5es supressoras de fumo, bem como o facto de ser uma mat\u00e9ria-prima essencial na produ\u00e7\u00e3o de alumina e de muitas ligas especiais.<\/p>\n
A microestrutura das cer\u00e2micas VC infiltradas com vidro de alumina varia significativamente entre as amostras. Em geral, tendem a ser granulares com pequenos cristais de alumina e gr\u00e3os de feldspato presentes. No entanto, as amostras GS028 e GS022 apresentam cristais maiores que t\u00eam uma forma igual, com algumas amostras a mostrarem mesmo sinais de decomposi\u00e7\u00e3o incompleta do calx de estanho em cristais c\u00fabicos de \u00f3xido de estanho presentes como cristais aciculares de \u00f3xido de estanho de chumbo que se formaram. Estes gr\u00e3os s\u00e3o ent\u00e3o encerrados numa matriz de silicato branco macio composto por matriz de aluminossilicato de s\u00f3dio.<\/p>\n
Esta matriz apresenta um baixo n\u00edvel de magn\u00e9sia (1,5 peso%), o que sugere que a areia utilizada para o fabrico de vidro foi obtida a partir de fontes minerais como o quartzo ou plagiocl\u00e1sios de extremidades de feldspato, bem como de alumina; a evid\u00eancia desta hip\u00f3tese inclui a grande percentagem de feldspatos alcalinos encontrados nas suas amostras, bem como quantidades vari\u00e1veis de plagiocl\u00e1sios e quartzo presentes.<\/p>\n
As experi\u00eancias realizadas com XRD e difra\u00e7\u00e3o de neutr\u00f5es revelam que o g-Al2O3 apresenta uma estrutura cristalina com elevado ponto de fus\u00e3o e estabilidade t\u00e9rmica, juntamente com um pico agudo invulgar a 1,52 A-1 que corresponde a planos pseudo-bragg gerados ao longo de um vazio; isto difere muito dos \u00f3xidos formadores de vidro comuns, uma vez que mostra que esta receita cria artigos de vidro estruturalmente distintos.<\/p>\n
Os resultados desta investiga\u00e7\u00e3o demonstram que a cer\u00e2mica de alumina infiltrada em vidro foi fabricada seguindo uma receita inovadora e historicamente significativa, que diferia significativamente das receitas tradicionais de vidro arqueol\u00f3gico em termos da sua modifica\u00e7\u00e3o para reduzir os problemas de turva\u00e7\u00e3o associados aos vidros com elevado teor de alumina.<\/p>\n
A alumina \u00e9 um elemento-chave nos produtos de vidro \u00e0 prova de bala devido \u00e0 sua resist\u00eancia superior \u00e0 press\u00e3o e dureza, tornando-a um material essencial em cer\u00e2micas t\u00e9cnicas ou avan\u00e7adas concebidas para ambientes extremos, com requisitos de estabilidade t\u00e9rmica, bem como requisitos de resist\u00eancia ao desgaste melhorados. O p\u00f3 de alumina tamb\u00e9m pode ser misturado com outros materiais para produzir produtos \u00fanicos de vidro ou cer\u00e2mica de v\u00e1rias cores, formas e tamanhos, bem como adicionado a v\u00e1rios processos de fabrico de vidro, como os processos de produ\u00e7\u00e3o de vidro de aluminossilicato, conhecidos pela sua extrema resist\u00eancia qu\u00edmica e t\u00e9rmica.<\/p>\n
A alumina pode ser encontrada em in\u00fameras aplica\u00e7\u00f5es industriais, desde refract\u00e1rios e cer\u00e2micas a produtos de polimento e abrasivos. A alumina \u00e9 tamb\u00e9m um importante ingrediente de retardadores de fogo e supressores de fumo, bem como de dispositivos m\u00e9dicos, aplica\u00e7\u00f5es autom\u00f3veis e aeroespaciais. Al\u00e9m disso, devido \u00e0s suas propriedades de for\u00e7a e resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o, \u00e9 frequentemente combinada com materiais como a s\u00edlica ou a cal para obter propriedades \u00f3ptimas em determinadas aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
Os investigadores est\u00e3o a realizar estudos para aumentar a ductilidade da alumina, criando-a no seu estado original, amorfo, em vez da forma cristalina. As suas investiga\u00e7\u00f5es revelaram que esta forma permite a deforma\u00e7\u00e3o \u00e0 temperatura ambiente, em compara\u00e7\u00e3o com os vidros de \u00f3xido de componente \u00fanico que n\u00e3o apresentam esta carater\u00edstica. A investiga\u00e7\u00e3o sugere que a deposi\u00e7\u00e3o por laser pulsado pode ser utilizada para fabricar esta forma, em que uma pel\u00edcula amorfa \u00e9 formada antes de arrefecer rapidamente ap\u00f3s a sua cria\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
O arrefecimento r\u00e1pido permite que as liga\u00e7\u00f5es moleculares relaxem e se reformulem quando esticadas, dispersando as tens\u00f5es mec\u00e2nicas em vez de as concentrar em pontos concentrados, evitando assim o aparecimento de fissuras acentuadas. Este tipo de ductilidade assemelha-se mais \u00e0 da cer\u00e2mica do que \u00e0 dos produtos de vidro t\u00edpicos.<\/p>\n
Uma forma de aumentar a ductilidade da alumina \u00e9 adicionar outros minerais \u00e0 matriz do vidro. O vidro de aluminossilicato, por exemplo, combina 57-60% de s\u00edlica (SiO2) com 16-20% de \u00f3xido de alum\u00ednio (Al2O3), 5-7% de \u00f3xido de c\u00e1lcio (CaO), 6-12% de \u00f3xido de magn\u00e9sio (MgO) e tri\u00f3xido de boro (B2O3); este tipo \u00e9 conhecido por ser resistente a riscos em dispositivos m\u00f3veis.<\/p>\n
Para produzir vidro de alumina, o p\u00f3 de alumina deve primeiro ser granulado por pulveriza\u00e7\u00e3o com um aglutinante de \u00e1lcool polivin\u00edlico para formar um corpo verde facilmente mold\u00e1vel. Uma vez formados, estes gr\u00e2nulos podem ser posteriormente transformados e moldados em v\u00e1rios produtos de vidro e cer\u00e2mica utilizando t\u00e9cnicas de prensagem a seco, extrus\u00e3o, fundi\u00e7\u00e3o por inje\u00e7\u00e3o ou prensagem isost\u00e1tica a quente.<\/p>\n
Como o seu nome indica, o vidro de alumina come\u00e7a com \u00f3xido de alum\u00ednio (Al2O3) ou mais comummente referido como \"alumina\". Os produtores de alum\u00ednio met\u00e1lico extraem este mineral da Terra antes de o transformarem em p\u00f3 branco utilizado no fabrico de vidro. Mas, ao contr\u00e1rio dos vidros \u00e0 base de s\u00edlica, como os produzidos com p\u00f3s de s\u00edlica, a alumina n\u00e3o possui as propriedades de ductilidade necess\u00e1rias para determinadas aplica\u00e7\u00f5es - os investigadores relataram que s\u00f3 se deforma em condi\u00e7\u00f5es espec\u00edficas, como taxas de arrefecimento r\u00e1pidas ou quando exposta a cargas extremas.<\/p>\n
Erkka Frankberg, da Universidade de Tecnologia de Tampere, na Finl\u00e2ndia, liderou uma equipa que pretendia ultrapassar esta barreira. Para tal, utilizaram uma abordagem que consistia em modela\u00e7\u00e3o atom\u00edstica, medi\u00e7\u00f5es experimentais e simula\u00e7\u00f5es de din\u00e2mica molecular, a fim de produzir pel\u00edculas microsc\u00f3picas de alumina que permitissem uma deforma\u00e7\u00e3o pl\u00e1stica sem restri\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
Os cientistas pulverizaram p\u00f3 de alumina em esferas de vidro e depois aqueceram-nas a temperaturas ligeiramente superiores \u00e0 sua temperatura de transi\u00e7\u00e3o v\u00edtrea, mas abaixo do ponto de cristaliza\u00e7\u00e3o. Deixaram que as esferas arrefecessem rapidamente antes de efectuarem an\u00e1lises como a difra\u00e7\u00e3o de raios X e a an\u00e1lise t\u00e9rmica diferencial. As suas experi\u00eancias revelaram que os vidros de alumina podiam esticar at\u00e9 8% antes de quebrar, o que \u00e9 significativamente maior do que o estiramento t\u00edpico da s\u00edlica de 2-2% e a compress\u00e3o de 4-40% antes de quebrar.<\/p>\n
A equipa de Frankberg examinou a microestrutura do vidro de alumina. Observaram que a sua rede de mol\u00e9culas, atomicamente pr\u00f3xima e sem defeitos, permite uma f\u00e1cil mudan\u00e7a quando sujeita a tens\u00e3o. Pelo contr\u00e1rio, o vidro de s\u00edlica tem mais lacunas na sua estrutura at\u00f3mica, restringindo assim a sua capacidade de se deformar.<\/p>\n
Os cientistas conceberam o vidro de alumina com \u00f3xidos de tungst\u00e9nio e t\u00e2ntalo de elementos raros para produzir propriedades \u00fanicas, como a condutividade el\u00e9ctrica e a resist\u00eancia ao ataque qu\u00edmico, alta resist\u00eancia e dureza extrema (escala de 9 Mohs).<\/p>\n
A equipa de investiga\u00e7\u00e3o ainda n\u00e3o desenvolveu um processo eficiente para produzir vidro de alumina de qualidade comercial; no entanto, continua otimista quanto ao seu potencial. Os pr\u00f3ximos passos consistem em estudar melhor as causas do seu funcionamento, antes de aplicar o que sabem para desenvolver outros tipos de vidro com propriedades \u00fateis.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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