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Químicos descobrem material que praticamente NÃO conduz calor

por Rafael Panteri | 06/08/2021

Em um artigo publicado na Science – revista referência em divulgação científica, cientistas afirmam ter encontrado um material que praticamente não conduz calor.

A condutividade térmica é uma característica física que quantifica a habilidade dos materiais em conduzir calor. Aqueles que apresentam alta condutividade térmica irão conduzir calor de forma mais rápida que os com baixa condutividade. A saber, essa característica depende da pureza do material e da temperatura ambiente, ou seja, o objeto torna-se mais condutor de calor com o aumento da temperatura. Suas aplicações são variadas – como em dissipadores de calor ou isolantes térmicos – e dependem deste parâmetro.

Exemplo da condutividade de alguns materiais (Imagem: http://www.protolab.com.br/Condutividade_Termica.htm)

As propriedades do novo material

Em uma pesquisa publicada na Revista Science, químicos demonstram a descoberta de um novo material inorgânico com a menor condutividade térmica que se conhece. O material é o Bi4O4SeCl2, uma mistura de bismuto, oxigênio, selênio e cloro. Esse componente é a junção de dois arranjos de átomos diferentes já conhecidos, famosos por diminuir a velocidade com que o calor se move através da estrutura.

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Imagem: Un.Liverpool

Os dois arranjos (BiOCl e Bi2O2Se) foram estudados e os pesquisadores identificaram seus mecanismos que retardam o transporte de calor pela estrutura. E combinando esses mecanismos, foi possível produzir tal material que praticamente não conduz calor!

A tarefa não é simples, visto que é preciso controlar exatamente a disposição dos átomos! A partir de incontáveis testes, a equipe escolheu, então, interfaces químicas favoráveis para os dois arranjos, sintetizando experimentalmente um material que combinasse as duas. Aliás, os dois arranjos já apresentavam condutividade térmica baixa. Contudo, o novo composto supera e muito os originais!

Para comparação, se considerarmos que a condutividade térmica do aço assume um valor arbitrário de 1, então uma barra de titânio teria uma condutividade térmica de 0,1, a água e um tijolo de construção de 0,01, enquanto o novo material se contenta com 0,001. Nessa comparação, o ar teria uma condutividade térmica de 0,0005!

Cientistas obtiveram o componente a partir da combinação de duas estruturas já conhecidas (Imagem: Quinn D. Gibson et al. – 10.1126/science.abh1619)

Aplicações

Os pesquisadores do artigo estão entusiasmados com a descoberta. A pesquisa abre caminho para o desenvolvimento de materiais termoelétricos que convertem calor em eletricidade. Esse tipo de material pode ser aplicado em fábricas, onde máquinas e equipamentos, a partir de seu aquecimento, podem gerar energia. Algo interessante para uma sociedade sustentável.

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Para o professor Matt Rosseinsky, da Universidade de Liverpool, no Reino Unido, “as implicações desta descoberta são significativas, tanto para a compreensão científica fundamental, quanto para aplicações práticas em dispositivos termoelétricos que coletam calor residual e como revestimentos de barreira térmica para turbinas a gás mais eficientes”.

O trabalho demonstra uma visão completamente nova do fluxo de calor em escala atômica e abre portas para que novos materiais sejam desenvolvidos nos próximos anos.

Então, ficou animado com esta descoberta da ciência? Diga nos comentários!

Veja Também: Engenheiros desenvolvem chip que converte calor dissipado em energia utilizável


Fontes: Inovação Tecnológica, Física.net, Science.

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Rafael Panteri

Estudante de Engenharia Elétrica no Instituto Mauá de Tecnologia. Parte da graduação em Shibaura Institute of Technology - Japão.