La vitrocerámica podrá reemplazar a las pantallas actuales de los smartphones

Es un material que combina transparencia, gran dureza y baja densidad, y podrá tener también otras aplicaciones

Por José Tadeu Arantes

Agência FAPESP – El resultado de un estudio desarrollado por Leonardo Sant’Ana Gallo, doctorando en Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), en Brasil, fue un material vitrocerámico transparente, de gran dureza y baja densidad, con potencial para sustituir a los vidrios comunes utilizados en las pantallas de tablets y smartphones o a los vidrios blindados utilizados en vehículos, edificios y viseras de cascos.

Su presentación oral, intitulada “Correlation between crystallization, microstructure and mechanical properties of MgO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics” (Correlación entre cristalización, microestructura y propiedades mecánicas de vitrocerámicas del sistema MgO-Al2O3-SiO2), fue premiada como una de las cinco mejores ponencias de investigadores con menos de 40 años durante el 11th International Symposium on Crystallization in Glasses and Liquids (el 11º Simposio Internacional sobre Cristalización de Vidrios y Líquidos), realizado en Nagaoka, Japón. Dicho simposio es una de las más tradicionales e importantes reuniones científicas internacionales del área de vidrios.

El trabajo que se presentó se llevó a cabo en el marco de la investigación intitulada “Propiedades mecánicas de vitrocerámicas del sistema CaO-MgO- Al2O3-SiO2”, realizada en la UFSCar bajo la dirección de los profesores Edgar Dutra Zanotto y Ana Candida Martins Rodrigues, y en la Université de Rennes 1, en Francia, bajo la dirección del profesor Tanguy Rouxel. Gallo contó con una Beca de Pasantía de Investigación en el Exterior (BEPE) de la FAPESP.

“Debido a sus características –transparencia, dureza y baja densidad–, esta vitrocerámica tiene un gran potencial de aplicación. Con ella sería posible fabricar smartphones con pantallas más delgadas, por ejemplo, lo cual redundaría en una disminución del peso de estos aparatos. O ventanas a prueba de balas más livianas y tan eficientes como las que poseen los vidrios blindados actuales”, declaró el investigador a Agência FAPESP.

De ser alcanzada por un proyectil, por ejemplo, la pieza se rompería, pero en ese mismo acto absorbería la energía del proyectil, de manera tal que éste no la atravesaría.

La vitrocerámica es un vidrio que pasa por un proceso parcial de cristalización. El vidrio común es un material amorfo, que no exhibe fases cristalinas. En tanto, la vitrocerámica posee formaciones cristalinas distribuidas por el medio amorfo. “Son estas fases cristalinas las que determinan sus características especiales”, afirmó Gallo.

Para obtener la cristalización, se somete a la mezcla de óxidos a dos tratamientos térmicos: uno en un nivel cercano los 700 grados Celsius y el otro en los 900 grados Celsius. “Lo interesante es que obtuvimos un material que sigue siendo transparente luego de la cristalización. Esto no es común ni fácil de obtenerse. Generalmente, luego de la cristalización, los materiales quedan opacos”, añadió el investigador.

Edgar Dutra Zanotto, coordinador del Centro de Investigación, Educación e Innovación en Vidrios (Certev, por sus siglas en inglés), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPIDs) que cuentan con apoyo de la FAPESP, y director del doctorado de Gallo, detalló el proceso de obtención de la vitrocerámica: “Cuando se calienta el material, su estructura molecular se va reorganizando y forma pequeños cristales distribuidos por el medio amorfo. En el caso en estudio, son cristales compuestos –de magnesio, aluminio y silicio–, tales como la cordierita, la safirina y otros. Sus características se definen de acuerdo con tres variables: composición química del vidrio, temperaturas de tratamiento y tiempo de exposición a esas temperaturas. Es posible controlar rigurosamente todas las etapas del proceso, determinando incluso el porcentaje del material que ha de cristalizarse para la obtención del producto final de interés”, informó.

Gallo prosigue su doctorado con beca de la FAPESP vinculada al Certev, ahora intitulado “Microestructura y propiedades mecánicas de vitrocerámicas del sistema CaO-MgO-Al2O3-SiO2 para protección balística”. La investigación que realizó ya ha dado lugar a una solicitud de patente, depositada por la Agencia de Innovación de la UFSCar en 2013 y actualmente bajo análisis en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI). “En poco tiempo más podremos salir en busca de socios para sacar el producto al mercado”, concluyó el investigador.