VLAD FOKIN / LAMAV/UFSCARCristales del mineral wolastonita con tamaño milimétrico y formato de agujaVLAD FOKIN / LAMAV/UFSCAR
La evolución de los microscopios electrónicos y la expansión de su uso aportaron muchos beneficios a la humanidad, aunque visibles, sobre todo, en el campo de la salud. Pero también imprimieron velocidad al conocimiento de los materiales como los metales y las cerámicas, más allá de develar las diminutas formas, muchas veces espectaculares, de las muestras depositadas frente a sus lentes y barridas por haces de electrones. Se trata de fascinantes imágenes que pueden colorearse artificialmente en la pantalla de una computadora, ayudando a comprender mejor la estructura y composición fundamentalmente de los nuevos materiales desarrollados por los científicos.
En esta línea que conecta conocimiento y belleza plástica, el profesor Edgar Dutra Zanotto, coordinador del Laboratorio de Materiales Vítreos (LaMaV) dependiente del Departamento de Ingeniería de Materiales (DEMa) de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), elaboró el libro Cristais em vidro – Ciencia e arte. La obra celebra los 35 años del LaMaV y pone a disposición de un público mayor y no sólo académico, algunas de las 50 mil fotomicrografías científicas y artísticas generadas en el transcurso de ese período.
El objetivo de las investigaciones del laboratorio coordinado por Zanotto se concentra en el desarrollo de nuevos tipos de vidrio, en el estudio de sus propiedades fisicoquímicas y en la investigación profundizada de la cinética y de los mecanismos de cristalización de materiales vítreos, aspectos esenciales para el desarrollo de los vitrocerámicos. Estos materiales, sintetizados por primera vez hace 59 años, poseen combinaciones de propiedades diferentes, tales como una altísima resistencia y tenacidad con transparencia, coeficiente de dilatación térmica muy baja, durabilidad química y nula o escasa porosidad. Por tales motivos, se los ha empleado en diversas aplicaciones, desde utensilios de cocina, principalmente en placas de calentamiento para hornallas eléctricas más avanzadas, hasta en áreas de alta tecnología, tales como grandes espejos para telescopios, sustratos de discos rígidos de computadoras y dientes artificiales.
Los vitrocerámicos son el resultado del control de la cristalización, un fenómeno que ocurre cuando un vidrio, mezclado con un agente aglutinante – un aditivo, tal como el óxido de titanio, óxido de fósforo, plata o cobre –, es sometido a altas temperaturas, entre 500 y 1.100 grados centígrados. Fueron los materiales protagonistas desde los comienzos del LaMaV. En el libro, Zanotto comenta que las investigaciones del laboratorio sobre cinética y los mecanismos de cristalización de vidrios, comenzaron en 1977 con su tesina de maestría y prosiguieron con sus estudios de doctorado. “En enero de 1977, recién me había graduado en la carrera de ingeniería de materiales de la UFSCar (…) y me topé por casualidad con el libro de Peter McMillan sobre vitrocerámicos. Inmediatamente quedé fascinado con el tema. Se me ocurrió que este nuevo tipo de material podría componer un gran tema de investigación en ciencia e ingeniería de materiales y seguí mi intuición”, relata Zanotto.
Treinta y cinco años más tarde, el LaMaV goza de prestigio internacional, producto de la publicación de alrededor de 200 artículos científicos en revistas especializadas, y se lo considera uno de los siete principales centros de investigación en vitrocerámicos del mundo, al mismo nivel que los laboratorios sostenidos por las universidades de Nagaoka, en Japón, de Missouri, en Estados Unidos, y de Jena, en Alemania, y de los institutos privados de investigación de la Nippon Electric Glass, también en Japón, Coming Glass, en Estados Unidos, y la Schott Glass, en Alemania. “Nuestros estudios brindaron un significativo aporte a la comprensión de los procesos que controlan la aglutinación y el crecimiento de cristales en innumerables vidrios. En el campo científico, describimos procesos cinéticos y ensayamos modelos teóricos. En el campo tecnológico, creamos o perfeccionamos varios vitrocerámicos, algunos en fase comercial”, dice Zanoto.
“El hecho más significativo reside en que algunos de los principales fabricantes de vidrio que producen vitrocerámicos comerciales han utilizado varios de nuestros artículos para sustentar el desarrollo de sus productos”, relata el investigador en el libro. Además de dirigir el LaMaV, Zanotto es chairman del Comité de Aglutinación, Cristalización y Vitrocerámicas de la International Commission on Glass, la principal entidad mundial de investigación en vidrios, y fue electo el pasado mes de noviembre como miembro de la Academia de Ciencias para el Mundo en Desarrollo (TWAS).
VLAD FOKIN E DANI CASSARAglutinamiento superficial de un cristal de metasilicato de litio con formato de carambola (fruto del árbol Averrhoa carambola)VLAD FOKIN E DANI CASSAR
Un resumen de las actividades del LaMaV revela que, en el transcurso de su historia, fue responsable de la formación de varios magísteres, doctores y posdoctores, como así también por el desarrollo de diversos nuevos materiales vítreos. Se trata de vitrocerámicas que imitan piedras costosas, tales como el mármol y el granito, biovidrios para la elaboración de huesos y piezas dentales artificiales, o vitrocerámicas derivadas de la escoria de altos hornos y de la siderurgia – un residuo industrial importante –, además de materiales bioactivos, tales como el Biosilicato, para tratamientos dentales, patentado y licenciado por una empresa brasileña, Vitrovita (lea en Pesquisa FAPESP, edición Nº 158).
“Algunas de nuestras innovaciones fueron creaciones en cooperación con colaboradores, tal como el biovidrio para huesos y dientes, desarrollado conjuntamente con la Universidad de Florida. El material ya está siendo comercializado por American Biomaterials”, afirma Zanotto. El LaMaV actúa en una red compuesta por 30 instituciones, siendo 20 internacionales y 10 brasileñas. Ya depositó 12 patentes, siendo las dos últimas, las de 2010 y 2011, relativas a vitrocerámicas para la producción de placas de cocinas, que ya cuenta con dos empresas interesadas en su fabricación en el país, y vitrocerámicas bioactivas scaffolds. “Se trata de un material bioactivo, con la apariencia de una esponja, que puede utilizarse como soporte para el crecimiento de células óseas”, explica el coordinador del LaMaV.
Las investigaciones desarrolladas por Zanotto, junto con los profesores Ana Cândida Rodrigues, Oscar Peitl y su grupo, contaron a lo largo de los años con el apoyo de varias agencias de fomento, tales como la FAPESP, el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y la Coordinadora de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior (Capes). El investigador coordinó dos grandes proyectos de la Fundación – “Problemas corrientes en la cristalización de vidrios”, ya concluido, y “Procesos cinéticos en vidrios y vitrocerámicos”, en curso – realizados en su laboratorio de São Carlos, que posee 800 metros cuadrados de superficie.
Los Proyectos
1. Problemas corrientes en la cristalización de vidrios (nº 1999/00871-2); Modalidad Proyecto Temático; Coordinador Edgar Dutra Zanotto – UFSCar; Inversión R$ 468.674,44 y US$ 190.408,30 (FAPESP)
2. Procesos cinéticos en vidrios y vitrocerámicos (nº 2007/08179-9); Modalidad Proyecto Temático; Coordinador Edgar Dutra Zanotto – UFSCar; Inversión R$ 343.670,74 y US$ 573.410,28 (FAPESP)
