Por G.P. ThomasMay 6 2013

Transparência é uma propriedade física que observamos todos os dias, embora talvez não seja uma propriedade à qual pensemos muito. Também conhecida como diafaneidade ou pelucidez, a transparência nos materiais permite que a luz passe sem ser afetada, fazendo-os assim ver – embora.

Os materiais opticamente transparentes são essenciais em muitas aplicações científicas e de fabricação e novas formas de utilizá-los estão sendo trabalhadas o tempo todo, algumas das quais são destacadas posteriormente no artigo.

Mas o que torna um material transparente? Tudo tem a ver com a forma como os átomos, e consequentemente os elétrons, de um material estão dispostos. Se um fóton (uma partícula de luz) viajando através de um sólido encontra um elétron com um gap de energia de igual energia, ele será absorvido por esse elétron ao ‘saltar’ para um nível de energia mais alto. Isto significa que muito pouca luz pode viajar através do material sem ser absorvida, tornando assim o material opaco. No entanto, com materiais transparentes, a brecha energética é maior, de modo que os fotões não podem excitar os electrões para um nível de energia mais elevado. Isto permite que os fotões passem através do material sem serem afectados, fazendo com que o material seja transparente. Portanto, em essência, a interação entre a luz e um material é baseada no comprimento de onda da luz e na natureza do material.

Esta teoria é explicada em detalhes mais animados pelo Professor Phil Moriarty para a Universidade de Nottingham.

Importante Materiais Transparentes

Existem muitos materiais naturais e sintéticos que são transparentes, mas os listados abaixo têm algumas das aplicações mais benéficas na ciência dos materiais:

• Vidro
• Oxinitreto de alumínio
• Diamante
• Sapfira
• Cerâmica transparente
• Filmes condutores transparentes

Aplicações de materiais transparentes

Os materiais listados acima têm uma ampla gama de aplicações, desde o mundano ao mágico.

O vidro plano é o material transparente mais reconhecível, mas é usado em muito mais do que apenas janelas. Painéis solares, microscópios, estufas e proteção contra radiação são apenas algumas das outras aplicações do vidro plano.

Oxinitreto de alumínio é usado em várias aplicações relacionadas com infravermelhos e defesa, tais como domos IR especiais, blindagem transparente, janelas para comunicações a laser e também em certas aplicações relacionadas com semicondutores.

As propriedades ópticas do diamante garantem que ele encontra aplicações em pesquisas de infravermelho de microondas e raios X, bem como é importante em janelas de saída a laser de alta potência.

Vidro de safira encontra aplicações em relógios de cristal, câmaras de alta pressão para espectroscopia e também leitores de código de barras (uma vez que a alta tenacidade e dureza do material o torna resistente a riscos).

A cerâmica transparente pode ser usada em janelas de armaduras transparentes, lasers de alta energia, cones de nariz para mísseis à procura de calor, física de alta energia, detectores de radiação para ensaios não destrutivos, aplicações de imagem médica e de segurança e exploração espacial.

Os materiais transparentes à radiação infravermelha são frequentemente usados em aplicações aeroespaciais de alto desempenho.

Os filmes condutores transparentes podem ser usados como eléctrodos em dispositivos fotovoltaicos e LEDs. A sua condutividade é inferior à dos óxidos condutores transparentes, mas têm baixa absorção do espectro visível, permitindo-lhes comportar-se como um condutor transparente.

O vidro fotocrómico encontra aplicações em veículos, aeronaves, aparelhos e populares óculos de esqui e óculos de sol.

Materiais que são transparentes à radiação infravermelha são frequentemente utilizados em aplicações aeroespaciais de alto desempenho.

Inovações em materiais transparentes

Muitos tipos de vidro foram introduzidos na indústria da construção. O vidro termocrómico responde ao calor e o vidro fotocrómico responde à luz. Pela transmissão da energia da bateria ou electricidade, a transparência das divisórias ou revestimentos de vidro passa de perfeitamente transparente a completamente opaca. Isto pode ser feito pela transmissão de cargas elétricas de baixa tensão através de um revestimento muito fino na superfície do vidro que pode ser ativado por sensores que respondem à intensidade da luz ou manualmente com um interruptor. Assim, a quantidade de transmissão solar pode ser controlada permitindo a redução do aquecimento ou resfriamento e a otimização da iluminação artificial.

Um projeto atual que faz uso da transparência de controle de luz em um atamptor para maximizar a eficiência energética do edifício é a casa experimental de Werner Sobek na Alemanha.

Werner Sobek tentou criar um edifício que se adapta a diferentes níveis de transmissão, ventilação e absorção de luz e propôs incorporar células monofuncionais no vidro para alterar a sua química de modo a que seja necessária uma energia mínima para alimentar o edifício.

O plástico transparente também é extremamente importante no projecto The Eden, Reino Unido. A maior biosfera de planta do mundo, O Projeto Eden faz uso de plástico avançado etil tetrafluoroetileno ou ETFE almofadas pneumáticas como revestimento. Esta folha de plástico não é apenas mais transparente que o vidro, estas almofadas infláveis de três camadas são muito mais leves quando comparadas com o revestimento de vidro. Além disso, o ETFE não se deteriora em condições ambientais poluídas e é ecologicamente correto.

• Diamante CVD sintético -Element Six
• Materiais Transparentes – GKN
• Inovações de Materiais – Ryerson University

Escrito por

G.P. Thomas

Gary graduado pela Universidade de Manchester com uma licenciatura de primeira classe em Geoquímica e um mestrado em Ciências da Terra. Depois de trabalhar na indústria mineira australiana, Gary decidiu pendurar as suas botas de geologia e virar a sua mão para a escrita. Quando ele não está desenvolvendo conteúdo tópico e informativo, Gary geralmente pode ser encontrado tocando sua amada guitarra, ou assistindo o Aston Villa FC arrancando a derrota das garras da vitória.

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