Mediante una técnica innovadora, obtienen materiales vitrocerámicos con ahorro de tiempo y energía

Es una aplicación desarrollada en el Centro de Investigación, Educación e Innovación en Vidrios de la Universidad Federal de São Carlos, en Brasil, y puede tener impacto en la fabricación de baterías, pantallas de celulares y diversos dispositivos

FAPESP Investigación para la Innovación* – Científicos del Laboratorio de Materiales Vítreos (LaMaV) de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), vinculado al Centro de Investigación, Educación e Innovación en Vidrios (CeRTEV), desarrollaron, pusieron a prueba y depositaron la patente de una nueva ruta de obtención de materiales vitrocerámicos mediante la cristalización ultrarrápida de vidrios.

El CeRTEV es un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) de la FAPESP con sede en la UFSCar.

Esta tecnología tiene potencial como para diversificar las propiedades y, por ende, las aplicaciones de este tipo de materiales, que ya se hace presente en pantallas de celulares, piezas de cocinas (cooktops) y electrolitos sólidos de baterías, entre otros dispositivos. Hasta ahora, fuera de los laboratorios de investigación, esta técnica, denominada flash-sinter crystallization, se utiliza tan solo en una empresa en el mundo para la producción de cerámicas, pero no de vitrocerámicas.

Los materiales vitrocerámicos se obtienen con base en la cristalización del vidrio. Mediante este proceso, se calienta el vidrio que adquiere así fracciones mayores o menores de fases cristalinas, es decir, cristales en los cuales los átomos se encuentran organizados espacialmente en patrones que se repiten a lo largo del material. Un reto es el control de este proceso de organización, es decir, de la nucleación y del crecimiento de los cristales, que puede tardar horas a través de la ruta de la vitrocerámica clásica.

Con la utilización de esta técnica, que tiene el nombre de flash precisamente a causa de la rapidez en que el proceso transcurre, los investigadores del LaMaV lograron producir vitrocerámicas densas en segundos. Aparte del tiempo, la temperatura requerida también es mucho más baja, lo que redunda en un gran ahorro de energía.

La nueva técnica llegó al LaMaV de la mano de João Vitor Campos, actualmente investigador posdoctoral en el laboratorio y becario de la FAPESP. Campos la estudió durante su doctorado, culminado en 2020 en la Universidad de São Paulo (USP).

Con todo, su anterior utilización fue en materiales cerámicos, solamente para la sinterización, esto es, la transformación de polvo cerámico en un objeto sólido mediante su compactación y calentamiento. La diferencia en el trabajo concretado en la UFSCar reside en la realización simultánea de la sinterización y la cristalización del polvo de vidrio, que se logra mediante el desarrollo de un software que controla con precisión el campo y la corriente eléctrica empleados durante el calentamiento del material vítreo para transformarlo de este modo en una vitrocerámica.

Para poner a prueba este procedimiento, Campos obtuvo un material vitrocerámico con la propiedad de conductividad iónica necesaria para su aplicación en dispositivos de almacenamiento de energía, pero esta invención puede desembocar en nuevos materiales, o en la optimización de materiales ya existentes, con la mira puesta en lograr mejores propiedades y, por ende, aplicaciones variadas.

Aparte de esas aplicaciones, los científicos siguen investigando el empleo de esta nueva técnica, con el objetivo de optimizar otras características de los materiales obtenidos –tales el contorno de granos con conductividad eléctrica optimizada y la orientación durante la cristalización, por ejemplo–, como así también el empleo de vidrios precursores distintos a los que ya se utilizan.

Las empresas interesadas en licenciar esta tecnología para asociarse en este proceso de desarrollo pueden entrar en contacto con la Agencia de Innovación de la UFSCar vía correo electrónico: [e-mail], o por teléfono: [phone].

*Con información del Instituto de Cultura Científica de la UFSCar.