Gelo em fios fica flexível e elástico como uma mola

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/07/2021

Sim, isso é gelo puro - a fibra não se quebra e, ao ser solta, volta à posição original como se fosse uma mola.
[Imagem: Peizhen Xu et al. - 10.1126/science.abh3754]

Gelo flexível e elástico

Jogue um cubo de gelo no chão e você o verá espatifar-se em uma infinidade de pedaços dos mais diversos formatos, um comportamento típico de um material rígido e quebradiço.

Isso torna ainda mais surpreendente a descoberta feita por Peizhen Xu e colegas da Universidade Zhejiang, na China.

Xu demonstrou que o gelo de água comum pode ser incrivelmente elástico quando cuidadosamente preparado não em cubos, mas como microfibras que crescem como um cristal único.

Os experimentos mostram fibras de gelo com apenas alguns micrômetros ou menos de diâmetro se dobrando em formas quase circulares sem quebrar e, mais do que isso, voltando à sua forma original quando relaxadas quase como se fossem uma mola.

Além do mais, as microfibras elásticas de gelo são super claras e transparentes, transmitindo luz visível com a mesma eficácia que guias de ondas de última geração, uma das principais ferramentas da fotônica.

Diversos testes de flexionamento das fibras de gelo.
[Imagem: Peizhen Xu et al. - 10.1126/science.abh3754]

Fibras de gelo

Xu e seus colegas desenvolveram um método para cultivar microfibras de gelo quase perfeitas. Para isso, eles usaram um campo elétrico, aplicado a uma temperatura de -50 ºC, para atrair as moléculas de água para uma agulha de tungstênio, onde elas vão se cristalizando, formando um cristal único praticamente sem defeitos.

A avaliação das microfibras foi feita em temperaturas ainda mais frias (-150 °C). Uma fibra de 4,4 micrômetros de diâmetro pode ser dobrada em uma forma quase circular com um raio tão pequeno quanto 20 micrômetros, indicando uma deformação elástica de aproximadamente 11%.

Isso é muito próximo do limite teórico do gelo. Acontece que, na prática, o gelo de água geralmente contém defeitos microestruturais inerentes, como poros, microfissuras e irregularidades superficiais. Como resultado, a deformação elástica máxima do gelo é muito menor do que seu limite teórico, que é estimado em cerca de 15%.

Como crescem como um cristal único, as fibras de gelo transmitem luz melhor do que uma fibra óptica.
[Imagem: Peizhen Xu et al. - 10.1126/science.abh3754]

Em busca de materiais semelhantes

De acordo com a equipe, esta descoberta de um gelo flexível e elástico abre novas oportunidades para explorar a física do gelo e a tecnologia relacionada ao gelo em escalas micro e nanométricas, o que inclui refrigeração e congelamento de materiais e produtos.

Além disso, o fato de o quebradiço gelo de água poder atingir um nível tão alto de integridade mecânica, além de uma alta qualidade óptica, deixa aberta a possibilidade de que tais comportamentos possam ser encontrados em outros materiais cristalinos igualmente frágeis, mas que não se derretam a temperatura ambiente.

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