Cerâmica Refratária: Novo material com ponto de fusão recorde

Identificado material com ponto de fusão recorde

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/07/2015

Recorde de ponto de fusão 

a combinação ótima de háfnio, carbono e nitrogênio resultará em um material com o mais alto ponto de fusão conhecido. [Imagem: Hong & de Walle - 10.1103/PhysRevB.92.020104]

Pesquisadores identificaram um material que baterá o recorde de ponto de fusão mais elevado dentre todas as substâncias conhecidas.

O elemento químico de ponto de fusão mais alto é o tungstênio, que se liquefaz a 3.414º C. Mas o atual detentor do recorde é uma cerâmica refratária feita com os elementos tântalo, háfnio e carbono (Ta₄HfC₅), que se funde a 3.942º C.

O novo material também é uma cerâmica, feita de háfnio, nitrogênio e carbono (HfN_0,38C_0,51), que deverá ter um ponto de fusão de 4.127º C (4.400 kelvins) - isto é cerca de doisTERÇOS da temperatura na superfície do Sol.

Qi-Jun Hong e Axel van de Walle, da Universidade de Brown, nos Estados Unidos, descobriram a nova cerâmica por meio de simulações computadorizadas, e agora estão tentando sintetizar o material para confirmar as previsões.

"A vantagem de começar com a abordagem computacional é que podemos experimentar muitas combinações diferentes a um custo muito baixo e encontrar aquelas que podem valer a pena experimentar no laboratório," disse Axel. "Caso contrário, estaríamos apenas atirando no escuro. Agora sabemos que temos algo que vale a pena tentar."

Usos práticos

A identificação de um composto com temperatura de fusão tão elevado é importante para o campo dos materiais de alto desempenho, usados no revestimento de turbinas a gás, escudos de calor para veículos supersônicos e hipersônicos e, eventualmente, nos experimentos de fusão nuclear.

Mas ainda não é possível prever se o novo material será utilizável em tais aplicações.

"O ponto de fusão não é a única propriedade que é importante [em aplicações de materiais]," disse Axel. "Você precisa considerar coisas como propriedades mecânicas, resistência à oxidação e todo tipo de outras propriedades. Assim, levando essas coisas em conta você pode querer misturar outras coisas que podem reduzir o ponto de fusão. Mas como estamos começando tão alto, temos mais liberdade para ajustar outras propriedades. Então eu acho que isso dá às pessoas uma ideia do que pode ser feito."

Bibliografia:

Prediction of the material with highest known melting point from ab initio molecular dynamics calculations
Qi-Jun Hong, Axel van de Walle
Physical Review B
Vol.: 92, 020104
DOI: 10.1103/PhysRevB.92.020104