Equipa de cientistas desenvolveu gelo dobrável e flexível

O gelo não é exatamente conhecido pela sua flexibilidade, mas sim por ser rígido e fácil de partir.

Agora uma equipa de cientistas criou microfibras de gelo que podem ser dobradas em loop – quebrando a carga máxima anterior numa percentagem significativa e abrindo novas oportunidades para pesquisas na física do gelo.

Os gelados nem sempre se comportam como esperamos, e a sua elasticidade – ou melhor, a falta dela – é um exemplo perfeito disso. Em teoria, deveria ter um alongamento elástico máximo de cerca de 15 por cento. Na prática, o alongamento elástico máximo medido foi inferior a 0,3 por cento. A razão para essa discrepância é que os cristais de gelo têm defeitos estruturais que aumentam a sua fragilidade.

A equipa de cientistas da Universidade de Zhejiang na China, tentou criar gelado com o mínimo de imperfeições estruturais possível.

A experiência consistiu numa agulha de tungsténio numa câmara ultra-fria que estava em torno de 50 graus Celsius negativos, muito mais fria do que anteriormente tentada. O vapor de água foi libertado na câmara e um campo elétrico foi aplicado. Isso atraiu as moléculas de água para a ponta da agulha, onde se cristalizaram, formando uma microfibra com largura máxima de cerca de 10 mícron, que é menor que a largura de um cabelo humano.

O próximo passo foi diminuir a temperatura para -70 graus Celsius e para -150 graus Celsius. Nessas baixas temperaturas, os cientistas tentaram dobrar as fibras de gelo.

Nos -150 graus Celsius, descobriram que uma microfibra com um diâmetro de 4,4 micrómetros poderia dobrar-se numa forma quase circular com um raio de 20 micrómetros. Isto indica um alongamento elástico máximo de 10,9 por cento – muito mais próximo do limite teórico do que nas tentativas anteriores.

Melhor ainda, quando os cientistas libertaram o gelo, ele voltou à sua forma anterior.

Embora o gelo possa parecer sempre igual, a sua estrutura cristalina pode ser bem diferente. Cada configuração molecular num cristal de gelo é chamada de fase, e há várias dessas fases. As transições entre as fases podem ocorrer sob uma variedade de condições relacionadas à pressão e temperatura.

A equipa notou essa transição de fase no seu gelo flexível, de uma forma de gelo chamada ice Ih, a forma de cristal hexagonal do gelo comum encontrado na natureza, para a forma romboédrica de gelo II, que é formado pela compressão do gelo I h.

De acordo com os investigadores, isto pode oferecer uma nova maneira de estudar as transições de fase no gelo.

No final das contas, a equipa tentou usar o seu gelado quase perfeito como fibra ótica e anexar uma luz ótica a uma extremidade da microfibra. Múltiplos comprimentos de onda foram transmitidos tão efetivamente quanto guias de onda no chip de última geração, como nitreto de silício e dióxido de silício, sugerindo que microfibras de gelo poderiam ser usadas como guias de onda flexíveis para comprimentos de onda óticos em baixas temperaturas.