What is metallic glass? - Ashwini Bharathula

Tradutor: Gislaine Caprioli Revisor: Ruy Lopes Pereira

Steel and plastic.

Aço e plástico,

These two materials are essential to so much of our infrastructure and technology,

materiais essenciais para grande parte da nossa infraestrutura e tecnologia

and they have a complementary set of strengths and weaknesses.

e que têm um conjunto complementar de pontos fortes e fracos.

O aço é forte e duro,

Steel is strong and hard,

but difficult to shape intricately.

mas difícil de ser usado em formas complexas.

While plastic can take on just about any form,

O plástico pode assumir praticamente qualquer forma,

it's weak and soft.

mas é fraco e mole.

Não seria bom se houvesse um material

So wouldn't it be nice if there were one material

as strong as the strongest steel

tão forte quanto o aço mais forte

and as shapeable as plastic?

e tão moldável ​​quanto o plástico?

Well, a lot of scientists and technologists

Muitos cientistas e tecnólogos

are getting excited about a relatively recent invention called metallic glass

estão animados com o relativamente recente "vidro metálico",

with both of those properties, and more.

que tem essas propriedades e muito mais.

Metallic glasses look shiny and opaque, like metals,

Assim como os metais, vidros metálicos são sólidos brilhantes e opacos,

and also like metals, they conduct heat and electricity.

e também conduzem calor e eletricidade.

But they're way stronger than most metals,

São mais resistentes do que a maioria dos metais,

which means they can withstand a lot of force

então podem suportar uma grande quantidade de peso

without getting bent or dented,

sem serem dobrados ou amassados,

making ultrasharp scalpels,

podendo virar bisturis ultra-afiados,

and ultrastrong electronics cases,

sistemas eletrônicos ultrafortes,

hinges,

dobradiças, parafusos e muito mais.

screws;

the list goes on.

Metallic glasses also have an incredible ability

Vidros metálicos também têm uma capacidade incrível

to store and release elastic energy,

de armazenar e liberar energia elástica,

which makes them perfect for sports equipment,

o que os torna perfeitos para artigos esportivos,

like tennis racquets,

como raquetes de tênis,

golf clubs,

tacos de golfe

and skis.

e esquis.

They're resistant to corrosion,

Eles são resistentes à corrosão

and can be cast into complex shapes with mirror-like surfaces

e podem assumir formas complexas com superfícies espelhadas

in a single molding step.

em uma única etapa de moldagem.

Despite their strength at room temperature,

Apesar de sua dureza em temperatura ambiente,

if you go up a few hundred degrees Celsius,

se for aquecido algumas centenas de graus Celsius,

they soften significantly,

ele amolecerá significativamente,

and can be deformed into any shape you like.

podendo ser deformado da maneira que quisermos.

Cool them back down,

Resfrie-o novamente, e ele recuperará a rigidez.

and they regain the strength.

So where do all of these wondrous attributes come from?

De onde é que todos esses atributos maravilhosos vêm?

In essence, they have to do with metallic glass' unique atomic structure.

Basicamente, têm a ver com a estrutura atômica única do vidro metálico.

Most metals are crystalline as solids.

Os metais, em sua maioria, são sólidos cristalinos.

That means that if you zoomed in close enough to see the individual atoms,

Significa que se ampliasse o suficiente para ver os átomos individuais,

they'd be neatly lined up in an orderly, repeating pattern

veria que eles obedecem a um padrão de organização tridimensional

that extends throughout the whole material.

que se estende ao longo de todo o material.

Ice is crystalline,

O gelo é cristalino,

and so are diamonds,

assim como os diamantes

e o sal.

and salt.

Se eles forem aquecidos o suficiente para derreter,

If you heat these materials up enough and melt them,

the atoms can jiggle freely and move randomly,

os átomos poderão ziguezaguear livremente e se mover aleatoriamente,

but when you cool them back down,

mas ao serem resfriados de novo,

the atoms reorganize themselves,

os átomos se reorganizarão, restabelecendo a forma cristalina.

reestablishing the crystal.

But what if you could cool a molten metal so fast

Mas e se fosse possível resfriar um metal derretido tão rápido,

that the atoms couldn't find their places again,

que os átomos não conseguissem encontrar seu lugar de novo,

so that the material was solid,

de modo que o material fosse sólido,

but with the chaotic, amorphous internal structure of a liquid?

mas com a estrutura interna caótica e amorfa de um líquido?

That's metallic glass.

Assim é o vidro metálico.

A vantagem de sua estrutura é não ter os limites dos grãos

This structure has the added benefit of lacking the grain boundaries

that most metals have.

que a maioria dos metais tem.

Those are weak spots where the material is more susceptible to scratches

Esses são os pontos fracos que os tornam mais suscetíveis a arranhões

or corrosion.

ou à corrosão.

The first metallic glass was made in 1960 from gold and silicon.

O primeiro vidro metálico foi feito em 1960 a partir de ouro e silício.

It wasn't easy to make.

Não foi fácil de fazer.

Because metal atoms crystallize so rapidly,

Como os átomos de metal cristalizam-se rapidamente,

scientists had to cool the alloy down incredibly fast,

os cientistas tiveram de resfriar a mistura incrivelmente rápido,

a million degrees Kelvin per second,

um milhão de Kelvins por segundo,

by shooting tiny droplets at cold copper plates,

atirando gotas minúsculas em placas de cobre frias

or spinning ultrathin ribbons.

ou formando fios ultrafinos.

At that time, metallic glasses could only be tens or hundreds of microns thick,

Na época, vidros metálicos tinham dezenas ou centenas de micrômetros de espessura,

which was too thin for most practical applications.

o que era fino demais para aplicações mais práticas.

But since then, scientists have figured out

Mas, desde então, os cientistas descobriram

that if you blend several metals that mix with each other freely,

que ao combinar vários metais que se misturam espontaneamente,

but can't easily crystallize together,

mas que não conseguem cristalizar facilmente juntos,

usually because they have very different atomic sizes,

geralmente por terem tamanhos atômicos muito diferentes,

the mixture crystallizes much more slowly.

a mistura cristaliza muito mais lentamente.

That means you don't have to cool it down as fast,

Isso significa que não é preciso esfriá-la tão rápido,

então o material pode ter maior espessura, ter centímetros em vez de micrômetros.

so the material can be thicker,

centimeters instead of micrometers.

Esses materiais são chamados de "vidros metálicos de grandes volumes" ou BMGs.

These materials are called bulk metallic glasses, or BMGs.

Now there are hundreds of different BMGs,

Agora existem centenas de BMGs diferentes,

so why aren't all of our bridges and cars made out of them?

então por que as pontes e os carros não são feitos disso?

Many of the BMGs currently available are made from expensive metals,

Muitos dos BMGs disponíveis agora são criados a partir de metais caros,

like palladium and zirconium,

como paládio e zircônio, e eles precisam ser realmente puros,

and they have to be really pure

because any impurities can cause crystallization.

porque qualquer impureza pode causar cristalização.

So a BMG skyscraper or space shuttle would be astronomically expensive.

Logo, um arranha-céu ou um ônibus espacial feito de BMG seria astronomicamente caro.

And despite their strength,

E apesar de sua resistência,

they're not yet tough enough for load-bearing applications.

eles ainda não são resistentes o suficiente para suportar cargas.

Quando são submetidos a muita pressão, podem quebrar sem aviso prévio,

When the stresses get high, they can fracture without warning,

which isn't ideal for, say, a bridge.

o que não seria o ideal para uma ponte, por exemplo.

But when engineers figure out how to make BMGs from cheaper metals,

Mas quando os engenheiros descobrirem como fazer BMGs de metais mais baratos,

and how to make them even tougher,

e como torná-los ainda mais resistentes,

for these super materials,

para esses supermateriais, o céu será o limite.

the sky's the limit.