ALON: O Vidro INVISÍVEL que é 10x Mais Forte que o AÇO!
Sejam muito bem-vindos ao Portal da Engenharia Mecânica. O nosso portal, ele apresenta periodicamente às segundas e quintas-feiras tópicos tecnológicos voltados para a engenharia. E hoje nós vamos falar do material alum, que é o material chamado de alumínio transparente.
Vamos introduzir o assunto, vamos falar da origem curiosa desse nome, o que é o alum afinal, como é fabricado esse alum, as aplicações reais e futuristas desse alum, e o mercado e as perspectivas desse material, ok? Pois bem, você já ouviu falar em alumínio transparente? Se você ouviu ou se não ouviu, a gente vai bater um breve papo sobre o que é o alumínio transparente, tá? Pois bem, parece ficção científica, pessoal, mas ele já existe e pode ser mais resistente até do que o aço. Isso daqui é uma cena futurista, mostrando aqui uma janela transparente blindada com óxido nitrito de alumínio, que é exatamente o alum. Então aqui você tem, como se fosse o interior da nave, algumas fagulhas e ele sendo trancado aqui, mas muito resistente, tá? Então nós vamos falar desse alum, que é esse óxido nitrito de alumínio, né? Esse óxido nitrito de alumina aqui, que é um material que nasceu de pesquisas de ponta e que já está sendo usado em blindagens e aeronaves por todo o mundo, tá? Mundo desenvolvido.
A origem curiosa desse nome, por que eu estou chamando de origem curiosa? Porque a ideia do alumínio transparente apareceu primeiro na ficção científica de Star Trek, que é uma jornada nas estrelas, na série 4 aqui, volta para casa. Então eu vou aumentar o som aqui para a gente ver que na época, isso em 1986, já se levantou essa teoria, essa ficção científica do alumínio transparente, tá? Então vou aumentar o som aqui e vamos ouvir. Isso aqui é uma breve parte de jornada nas estrelas 4, tá? Vamos lá.
O jeito que eles encontraram para conseguir o material necessário foi fornecer a fórmula para criar o alumínio transparente. Você vê que ele já falou em alumínio transparente, ou seja, na verdade, esse senhor de óculos aí, ele queria fazer um aquário que fosse transparente para guardar provavelmente as baleias, sei lá, alguma coisa lá, e ele queria um material transparente. E ele criou a forma para o alumínio transparente, tá? Que deixou todo mundo admirado naquela época.
Vamos em frente. Esse aqui é o criador, tá gente? Esse aqui é o criador que vai demonstrar a forma do alumínio transparente. Ele vai falar com o computador, tá? Mas o pessoal quer que ele use o teclado.
Então ele vai usar o teclado e não a fala pessoalmente e ele vai demonstrar e apresentar na tela a forma, a forma do alumínio transparente, tá? Então deixa todo mundo admirado, olha aí, todo mundo admirado. Essa daqui que está mostrando na tela lá na época é uma fórmula, a fórmula química do alumínio transparente, tá? Então você vê que é exatamente, você vê que é exatamente o alumínio transparente que eles falam na época, ou seja, isso naquela época, a ficção científica. Mas depois, muitos anos depois disso, cientistas transformaram isso em realidade, ou seja, 30 anos depois, 1986 para cá, 29 anos, e isso virou realidade, ou seja, como que eles conseguiram fazer isso virar realidade? Desenvolvendo o alum, que é o óxido nitrito de alumínio, que na verdade é uma cerâmica transparente baseada em óxido nitrito de alumínio, tá? Que nós vamos mostrar a fórmula aqui, ok? Então essa curiosidade que eu queria chamar a atenção.
Isso também chama a atenção, que apesar desse nome alumínio transparente, ele nem é alumínio metálico transparente e muito menos aço, tá? Então esse óxido nitrito de alumínio aqui ele não é alumínio metálico, tá? E muito menos muito menos aço, né? Então, o que é alum afinal? O que é esse material então? Bem, antes de continuar, eu gostaria de pedir a você que chegou aqui no portal e que viu que não é inscrito, se inscreva no nosso portal, no nosso canal, deixa seu gostei ou não gostei, faz parte, tá? O importante é a sua participação. Aqui na descrição do vídeo tem um link de uma playlist importantíssima que você pode gostar de alguns vídeos que tem lá, tá? O importante é a sua participação, porque com ela a gente continuará existindo aqui, tá certo? Dito isso, vamos em frente. Então, o que é alum afinal? O alum, que é o óxido nitrito de alumínio, é essa simples fórmula aqui.
Ele é formado por 23 átomos de alumínio, 27 de oxigênio e 5 de nitrogênio. É um material cerâmico avançado. Então, o que é alum afinal? É um material cerâmico avançado.
Ele não é vidro, ele não é o vidro metálico, tá? Ele é transparente, mas não é o vidro metálico. Apenas ele é apelidado, é chamado de alumínio transparente. Ele parece vidro, mas é muito mais duro e resiste a impacto balístico.
Por exemplo, aqui comparando o vidro blindado tradicional, tá? Ele precisa ser grosso, tudo e muito pesado para poder suportar e bloquear um projeto. Aqui é uma bala que ele está bloqueando, mas você vê que o vidro blindado tradicional é grosso e pesado. Enquanto o alum, que é esse aqui pode ser mais fino e leve e até mais eficiente.
Desempenhando o mesmo papel do antigo vidro, do popular vidro blindado, mas sendo muito menos espesso e mais leve. Então, essa é a comparação porque ele resiste a impacto balístico e é transparente também. Ele tem as seguintes vantagens esse alum, que é esse oximetreto de alumínio.
Primeiro transparência, né? Raio de luz passando pelo material aqui tudo direitinho. Ele é visível, ele é transparente em vários comprimentos de onda. Do visível ao olho humano, ao infravermelho.
Então, essa é uma das propriedades do alum, que é o oximetreto de alumínio. Uma outra propriedade importante e chave desse material é a sua dureza, tá? Ele resiste, por exemplo, a uma bala ela está sendo bloqueada aqui. Ele tem alta dureza e resistência à abrasão.
Essa é outra característica, outra propriedade do alum. Uma terceira propriedade do alum é a estabilidade térmica. Ele não se deforma em altas temperaturas.
Aqui você tem o material sob intenso calor, sem se deformar. É claro, pessoal, que isso aqui é apenas uma simbolização. Pois bem, essas são as três principais características ou propriedades desse material que torna ele importantíssimo.
Agora, como é que é fabricado esse oximetreto de alumínio? Primeiro, você pega o pó você prepara o pó e purifica para garantir qualidade. Você purifica o pó e nós temos que saber que pó é esse, então. Esse pó, pessoal, que é preparado para se fazer o alum, o oximetreto de alumínio, ele tem aqui na sua composição, ele tem o óxido de alumínio que dá a base cerâmica para o alum e ele tem o nitreto de alumínio que dá a base de transparência e resistência.
Então, essa composição do óxido de alumínio, do pó do óxido de alumínio com o pó de nitreto de óxido de nitreto de alumínio é que gera o alum. Depois, esse pó, ele é compactado em moldes, ou seja, é colocado em moldes e compactado sob pressão. Posteriormente, ele é sinterizado, ou seja, o material é aquecido a temperaturas elevadíssimas para se fundir e criar aquela estrutura sólida em vez do pó.
Depois da estrutura sólida, ele é resfriado, ele é controlado ele é resfriado controladamente, o bloco é resfriado ele tem que ter muito cuidado para evitar defeitos estruturais. Esse aqui é o quarto passo dele. Depois de resfriado, ele vai para uma sessão de polimento.
O processo de polimento é onde é revelada a transparência a característica de transparência do óxido de nitreto de alumínio. Depois, ele vai para a parte final que é exatamente onde vão ser realizados testes de balística de impacto, transparência, principalmente para ver se ele está com a transparência que foi projetada e a estabilidade térmica metendo o calor no material para ver se ele resiste. Então, isso daqui é um resumo dos seis passos, de forma resumida, logicamente, para apresentar como é que o alum, o óxido de nitreto de alumínio é fabricado.
Pois bem, essa fabricação tem muitos problemas ela encurta desafios, porque é um processo caro, demorado e exige equipamentos de alta tecnologia, equipamentos caros. Por isso que nós vamos ver lá na frente que o alum é muito inviável ainda e caro. E por isso você não vê o alum em larga escala no dia a dia.
Ele é muito caro de fabricar, é muito caro de produzir. Você tem problemas e tecnologias avançadas que você vai gastar. Quais são as aplicações reais hoje, as aplicações reais e futuras do alumínio transparente? A defesa.
Aqui, um tanque russo faz uso do alumínio transparente. Ele é muito usado em blindagens transparentes para veículos militares e guaritas. Aqui, na parte de observação do tanque, ele é feito de alumínio transparente.
Isso aqui é um tanque russo, é um tanque real. Então, ele usa o alumínio transparente, o óxido de nitreto de alumínio. Outra aplicação é na aviação e aérea espacial.
Janelas resistentes, sensores ópticos e sistema de proteção já usam isso hoje. Isso aqui é uma simulação da parte interna de uma nave vendo aqui uma janela de alum, a indicação de alum, que é um vidro transparente que você pode ver o exterior da nave aqui. Isso aqui é uma animação muito importante.
Uma terceira aplicação real do óxido de nitreto de alumínio é na parte óptica e eletrônica, na parte lentes especiais e também na proteção de sensores em ambientes extremos. Você vai botar um sensor no ambiente extremo e você vai ter que proteger. Aqui tem um capacete com lentes especiais de alum.
Aqui são as duas lentes de alum, de óxido de nitreto de alumínio. Muito bem localizadas, dá com foco para a pessoa ver em ambientes escuros ou claros. É uma lente especial que também não se quebra com projeto, com bala.
Uma quarta aplicação é a aplicação futurista, porque pesquisadores já imaginam o edifício com painéis transparentes ultra resistentes a impactos de bala, de projetos e tudo mais. Então, isso aqui são painéis de alum você vai do piso da casa, a escada aqui com alumínio transparente. Esse piso falso aqui, uma coisa muito bem acabada, linda.
Você vendo aqui o sol do outro lado. Isso aqui é uma coisa futurista. É muito interessante você viver numa casa dessa, toda refrigerada, toda bem acomodada.
Então, essa é a quarta aplicação. O mercado e as perspectivas do óxido de nitreto de alumínio. Atualmente, o alum ainda é produzido em pequena escala.
Principalmente pela Summer Corporation, que é essa empresa aqui. É a empresa chamada Engenharia de Melhores Soluções de Materiais. É uma empresa dos Estados Unidos que fabrica o óxido de nitreto de alumínio, ou seja, o alumínio transparente.
Mas o custo é elevado. Esse custo chega a ser dez vezes maior que o vidro blindado comum. Ou seja, uma placa de óxido de nitreto de alumínio e alumínio transparente, ela custa em média dez vezes mais do que o vidro blindado comum, que nós estamos acostumados a ver em carro de segurança.
Ainda sobre o mercado e perspectiva a gente tem um alento, que tem muito potencial esse material. Com o avanço da técnica de fabricação, maior produção em volume, espera-se que os materiais, os preços deles caiam e que esse alum chegue a setores mais amplos nos próximos anos. Por isso que esse gráfico aqui é uma simbolização do alumínio versus o tempo.
Digamos que hoje ele tem um custo aqui de 100% em 2025, espera-se por volta de 2030, daqui a cinco anos, que ele esteja custando 70% do valor, que com dez anos ele esteja custando 45% do valor, com 15 anos ele esteja custando 25% do valor. E que em 2045, daqui a 20 anos ele esteja custando como um vidro comum qualquer, coisa de 15% do valor que é praticado hoje. Muito interessante esse gráfico aqui que eu consegui.
No futuro, ele poderá estar presente não só em aplicações militares e aéreas espaciais, mas também em construções, como nós estamos vendo aqui, em construções, automóveis, em vidro de automóveis e eletrônicos e até produtos de consumo, no caso de celular aqui. O que vai acontecer? Vai se tornar um verdadeiro símbolo da engenharia de materiais do nosso século, do século XXI. Pois bem pessoal, nós estamos chegando ao final desse nosso bate-papo.
Eu espero que tenha trazido alguma coisa interessante para você. Alguma coisa que você veja e que seja interessante, que você se interesse pelo assunto. Se você também não se inscreveu, eu peço que se inscreva no nosso portal.
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Fim
Fonte:
Fonte: vídeo "ALON: O Alumínio Transparente que é Mais Forte que o Aço!" in https://youtu.be/qGKBZYit980 | Canal Portal da Engenharia Mecânica