What is metallic glass? - Ashwini Bharathula

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

Steel and plastic.

O aço e o plástico.

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

Estes dois materiais são essenciais

para muitas das nossas infraestruturas e tecnologia.

and they have a complementary set of strengths and weaknesses.

e têm um conjunto complementar de forças e fraquezas.

Steel is strong and hard,

O aço é forte e rijo,

but difficult to shape intricately.

mas difícil de modelar intrinsecamente,

While plastic can take on just about any form,

enquanto o plástico pode assumir praticamente qualquer forma,

it's weak and soft.

mas é fraco e macio.

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

Não seria bom se houvesse um material

as strong as the strongest steel

tão forte como o aço mais forte

and as shapeable as plastic?

e tão maleável como 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 entusiasmados com uma invenção relativamente recente,

chamada vidro metálico

with both of those properties, and more.

com as propriedades dos dois e mais ainda.

Metallic glasses look shiny and opaque, like metals,

Os vidros metálicos têm um aspeto brilhante e opaco como os metais

and also like metals, they conduct heat and electricity.

e tal como os metais, são bons condutores do calor e da eletricidade.

But they're way stronger than most metals,

Mas são mais fortes do que a maior parte dos metais,

which means they can withstand a lot of force

o que significa que podem aguentar muitas forças

without getting bent or dented,

sem se dobrarem ou partirem,

making ultrasharp scalpels,

fazendo bisturis ultra afiados

and ultrastrong electronics cases,

e estojos eletrónicos ultra fortes,

hinges,

dobradiças, parafusos, e muitas outras coisas.

screws;

the list goes on.

Metallic glasses also have an incredible ability

Os vidros metálicos também têm uma capacidade incrível

to store and release elastic energy,

de armazenar e libertar energia elástica,

which makes them perfect for sports equipment,

o que os torna perfeitos para equipamento desportivo,

like tennis racquets,

como as raquetas de ténis, tacos de golfe e esquis.

golf clubs,

and skis.

They're resistant to corrosion,

São resistentes à corrosão

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

e podem ser moldados em formas complexas com superfícies espelhadas

in a single molding step.

num único processo de moldagem.

Despite their strength at room temperature,

Apesar da sua resistência à temperatura ambiente,

if you go up a few hundred degrees Celsius,

se aumentarmos umas centenas de graus Celsius,

they soften significantly,

amolecem significativamente

and can be deformed into any shape you like.

e podem ser deformados em qualquer forma que quisermos.

Cool them back down,

Arrefecendo-os depois,

and they regain the strength.

eles recuperam a sua resistência.

So where do all of these wondrous attributes come from?

De onde surgem todos estes atributos espantosos?

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

Na essência, têm a ver com a estrutura atómica especial do vidro metálico.

Most metals are crystalline as solids.

A maior parte dos metais são cristalinos enquanto sólidos.

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

Ou seja, se os ampliarmos o suficiente para vermos os átomos individuais,

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

eles estarão alinhados num padrão ordenado, repetitivo

that extends throughout the whole material.

que se estende por todo o material.

Ice is crystalline,

O gelo é cristalino

and so are diamonds,

tal como os diamantes

and salt.

e o sal.

If you heat these materials up enough and melt them,

Se os aquecermos o suficiente para os derretermos,

the atoms can jiggle freely and move randomly,

os átomos podem soltar-se livremente e moverem-se ao acaso

but when you cool them back down,

mas, quando os arrefecemos,

the atoms reorganize themselves,

os átomos reorganizam-se,

reestablishing the crystal.

recuperando o cristal.

But what if you could cool a molten metal so fast

E se pudéssemos arrefecer um metal derretido tão depressa

that the atoms couldn't find their places again,

que os átomos não conseguissem voltar a encontrar os seus lugares,

so that the material was solid,

de modo que o material voltasse a ser sólido

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

mas com uma estrutura interna caótica, amorfa de um líquido?

That's metallic glass.

O vidro metálico é assim.

This structure has the added benefit of lacking the grain boundaries

Esta estrutura tem ainda o benefício de não ter limites de grão

that most metals have.

que a maioria dos metais têm.

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

São pontos fracos onde o material é mais suscetível a fendas

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 do ouro e do silício.

It wasn't easy to make.

Não foi fácil de fazer.

Because metal atoms crystallize so rapidly,

Como os átomos dos metais cristalizam muito rapidamente,

scientists had to cool the alloy down incredibly fast,

os cientistas tiveram de arrefecer a liga extremamente depressa,

a million degrees Kelvin per second,

um milhão de graus Kelvin por segundo,

by shooting tiny droplets at cold copper plates,

disparando minúsculas gotas em chapas de cobre frias

or spinning ultrathin ribbons.

ou fazendo girar fitas ultrafinas.

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

Nessa época, os vidros metálicos

só podiam ter dezenas ou centenas de mícrons,

which was too thin for most practical applications.

o que era demasiado fino para a maior parte de aplicações práticas.

But since then, scientists have figured out

Desde então, os cientistas conseguiram descobrir

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

que, se misturassem vários metais que se misturam entre si livremente

but can't easily crystallize together,

mas não cristalizam facilmente, quando juntos,

usually because they have very different atomic sizes,

normalmente porque têm dimensões atómicas muito diferentes,

the mixture crystallizes much more slowly.

a mistura cristaliza muito mais devagar.

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

Isso significa que não é necessário arrefecê-la tão depressa,

e o material pode ser mais espesso,

so the material can be thicker,

centimeters instead of micrometers.

com centímetros em vez de mícrons.

These materials are called bulk metallic glasses, or BMGs.

Estes materiais chamam-se vidros metálicos densos, ou BMG.

Now there are hundreds of different BMGs,

Se já há centenas de diferentes BMG,

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

porque é que as nossas pontes e automóveis não são feitos com eles?

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

Muitos dos BMG atualmente disponíveis são feitos de metais caros,

like palladium and zirconium,

como o paládio e o zircónio,

and they have to be really pure

e têm que ser extremamente puros

because any impurities can cause crystallization.

porque quaisquer impurezas podem provocar a cristalização.

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

Por isso, um arranha-céus ou um vaivém espacial

feitos de BMG seriam astronomicamente caros.

And despite their strength,

E, apesar da sua resistência,

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

ainda não são suficientemente rijos para aplicações de grandes cargas.

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

Quando as forças aumentam, podem partir-se sem aviso prévio

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

o que não é 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 BMG com metais mais baratos,

and how to make them even tougher,

e como torná-los ainda mais resistentes,

for these super materials,

para estes super materiais o céu é o limite.

the sky's the limit.