UFPB realiza estudos pioneiros com quasicristais

Dois estudos realizados na Universidade Federal da Paraíba (UFPB) exploram o potencial dos quasicristais, material sólido semelhante ao cristal e com características únicas como baixa condutividade de calor, resistência à oxidação e alta dureza, para utilização na indústria.

As tecnologias inovadoras desenvolvidas pelo Centro de Tecnologia (CT) e pelo Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR) da UFPB já tiveram o pedido de patente registrado junto à Agência UFPB de Inovação Tecnológica (Inova). Com finalidades diversas, as duas convergem em um ponto: a busca da sustentabilidade.

Uma das pesquisas, realizada em parceria entre o CT e o CEAR, utilizou ligas quasicristalinas – compostas de quasicristais – no revestimento de absorvedores térmicos de cobre para obtenção de energia elétrica a partir da energia solar.

Segundo o professor do Departamento de Engenharia Mecânica Bruno Guedes, um dos pesquisadores que conduziram o estudo, esse revestimento com quasicristais testado no estudo resultou em uma superfície com alta absorção de radiação solar, que é um gerador solar capaz de converter a energia térmica solar em energia elétrica.

O invento pode substituir o uso de baterias químicas, que representa uma fonte de energia esgotável e que causa danos ao meio ambiente, e ser utilizado para gerar energia para dispositivos eletrônicos ou mesmo ser usado na agricultura. O trabalho, que teve o pedido de patente depositado em 2020 e aguarda aprovação do Instituto Nacional de Propriedade Intelectual (Inpi), foi realizado em parceria com o professor Cleonilson Protasio, do CEAR. 

Segundo explicou o Prof. Protasio, o dispositivo de geração de energia elétrica converte energia solar em energia elétrica utilizando o efeito termoelétrico, utilizando, por exemplo, um bloco metálico de cobre revestido com uma camada de quasicristais.

“Quando a radiação solar bate nesse bloco de cobre revestido com a camada qualicristalina, ele deixa passar energia para dentro do bloco – ele armazena energia mas não emite –, funcionando como uma pilha térmica”, explicou o Prof. Protasio.

Portanto, explicou o docente, exposto à radiação solar, o elemento revestido terá uma temperatura maior do que o elemento não revestido, por aquele possuir uma maior energia térmica do que o elemento sem revestimento.

“Então, com a mesma radiação, eu terei uma diferença de temperatura, a qual nós conseguimos converter em energia elétrica usando um gerador termoelétrico”, concluiu o pesquisador. A geração da energia ocorre devido à diferença de temperatura entre os dois elementos.

Outra pesquisa, desenvolvida conjuntamente por docentes dos Departamentos de Engenharia de Materiais e Engenharia Mecânica da Universidade, e que também teve a participação do professor Bruno Guedes, resultou na produção de liga quasicristalina a partir de matérias-primas recicláveis, com ferro e alumínio. Um dos inventores, o professor Tibério Passos explicou que esses materiais são facilmente encontrados em sucatas, por exemplo, e possuem custo bem inferior se comparado à compra em empresas siderúrgicas, por exemplo.

Essa reutilização, além do menor impacto ambiental por se tratar de uma prática mais sustentável, representa uma melhor relação custo-benefício, barateando o processo de fabricação dos produtos e facilitando, portanto, a produção em larga escala pelas indústrias – de alimentos, instrumentos hospitalares ou automobilísticas, por exemplo. O pedido de patente deste invento foi depositado pela Agência Inova em 2018 e também aguarda a análise do Inpi. 

O reconhecimento após décadas de rejeição 

Os quasicristais foram descobertos no ano de 1982 pelo cientista israelense Daniel Shechtman, mas a existência do material levou décadas para ser reconhecida cientificamente. Quase 30 anos depois, em 2011, o cientista ganhou o Prêmio Nobel de Química pela sua descoberta. Ainda muito recente, comparado com outros materiais como o bronze, o quasicristal segue sendo estudado e apresenta grande variedade de aplicações, mas ainda não é utilizado em larga escala.

Segundo o pesquisador da UFPB Tibério Passos, a baixa condutividade térmica e elétrica é uma das propriedades mais marcantes e uma das grandes vantagens desse material, permitindo que seja usado por indústrias diversas. “Ele funciona como um isolante, retendo o calor, apesar de ser de metal”.

Ainda segundo ele, várias ligas de materiais podem produzir os quasicristais, mas a combinação com o alumínio é mais comum por ser mais acessível, e por isso o estudo utilizou as ligas de alumínio.

Atualmente, é utilizado em revestimento de superfícies metálicas, a exemplo de instrumentos cirúrgicos e de panelas – neste último caso, em substituição ao teflon, material antiaderente que, ao contrário do quasicristal, pode ser prejudicial à saúde após o desgaste decorrente do uso – além de ter potencial para ser gerador de energia elétrica.