Processos cinéticos em vidros e vitrocerâmicas

Resumo

O objetivo geral desta pesquisa é contribuir para a solução de diversos problemas relevantes sobre os aspectos de transporte (difusionais) controladores da nucleação e crescimento de cristais, fluxo viscoso, sinterização e condutividade iônica em vidros e vitrocerâmicas. Os objetivos específicos desta proposta são divididos em seis subprojetos, fundamentados tanto em pesquisas básicas (1-3) quanto tecnológicas (4-5), a saber: 1. Processos difusionais em vidros óxidos: nucleação, crescimento de cristais e fluxo viscoso: a partir de determinações experimentais das cinéticas dos diferentes processos (nucleação e crescimento de cristais, bem como fluxo viscoso) pretendemos comparar os respectivos coeficientes de difusão efetivos com coeficientes de autodifusão de elementos formadores e modificadores constituintes dos vidros utilizados para verificar os mecanismos difusionais em amplos intervalos de temperatura, desde a fusão (ou liquidus) até a faixa de transição vítrea. 2. Sinterização com cristalização concorrente: estudaremos teórica e experimentalmente a competição entre a sinterização e a cristalização simultânea de vidros particulados para definir as condições que favorecem um ou outro fenômeno. Utilizaremos partículas vítreas esféricas e irregulares, de idênticos volumes, especialmente produzidas para esta finalidade. A idéia principal é efetuar um teste rigoroso do modelo de Clusters anteriormente desenvolvido por nosso grupo. 3. Condutividade elétrica de vidros & vitrocerâmicas parcialmente cristalizados: realizaremos estudos sistemáticos para compreender a dinâmica de íons portadores de cargas em vidros e vitrocerâmicas com diferentes frações cristalizadas e assim contribuir para o entendimento dos processos de condução iônica nestes sistemas. 4. Desenvolvimento de vitrocerâmicas do sistema LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) por sinterização: visamos produzir vitrocerâmicas (VCs) com coeficiente de expansão próximo de zero a partir da sinterização de vidros particulados ao invés do método tradicional que induz a cristalização volumétrica via agentes nucleantes. Serão utilizadas as técnicas de sinterização em forno elétrico e em forno microondas. 5. Nucleação e crescimento de micro e nanocristais em vidro foto-termo-refrativo: caracterizaremos as cinéticas de nucleação e crescimento de cristais em um vidro foto-termo-refrativo (PTR), material avançado capaz de suportar hologramas e redes de difração no volume, com aplicações revolucionárias na indústria fotônica. 6. Outros problemas relevantes: salientamos que outros problemas importantes relativos à cinética de difusão e cristalização de vidros poderão aparecer como fruto dos avanços na área e de nossas próprias pesquisas e poderão eventualmente ser analisados. Um ou mais destes seis subprojetos podem e devem levar a descobertas originais. A integração entre eles é assegurada pelo foco do trabalho (difusão e cristalização em vidros e vitrocerâmicas), visando solucionar os problemas específicos referentes a cada item. A seguir detalhamos brevemente os objetivos, as teorias relevantes, as técnicas experimentais e os materiais a serem utilizados. (AU)