VIDRO - NANOCERÂMICO

LEVE | FUNCIONAL | RESISTENTE A CHOQUES

EMBALAGEM

TECNOLOGIAS

LIVRO BRANCO

O vidro, embora visto como um material simples, contribui significativamente para o avanço da sociedade, tendo proporcionado progressos transformadores em diversas áreas, tais como aplicações em diversos campos, tais como medicina, electrónica, comunicação de alta velocidade, arquitectura e transporte.

A flexibilidade na composição do vidro permite que as suas propriedades sejam afinadas para uma vasta gama de aplicações. No entanto, no centro da melhoria do desempenho do vidro, ainda que antes desconhecido, encontra-se um trunfo fundamental que remonta ao século IV, com a bem conhecida Lycurgus Cup - nanotecnologia.

A NECESSIDADE DA NANOTECNOLOGIA

As nano-cerâmicas de vidro são materiais criados através da incorporação de cristais cerâmicos muito pequenos (à nanoescala) numa matriz de vidro. Este processo modifica as propriedades do vidro, dando origem a um novo material com maior resistência mecânica, caraterísticas ópticas e bioatividade, entre outros benefícios. Dependendo do tamanho e das caraterísticas funcionais das nanopartículas, as propriedades do vidro são significativamente alteradas, tornando-o mais forte, mais durável, mais transparente e biocompatível.

A resistência/rugosidade de um material, é uma medida da medida em que este pode absorver energia e ou ser deformado, sem se fracturar. Embora o vidro esteja actualmente a ser reforçado com tratamentos superficiais, tais como revestimentos químicos, a fragilidade geral do próprio vidro subjacente, continua a ser um assunto que deve ser tratado com maior precisão cirúrgica.

A necessidade, portanto, é criar sistemas de vidro em que, uma (multi)funcionalidade desejada não se limita a um revestimento de superfície que pode ser riscado ou desgastado com o tempo após a exposição aos elementos, mas sim, o produto de vidro tem as características funcionais como parte integrante do compósito de vidro.

Para o conseguir, reforçando o sistema de vidro contra a fractura, os nanomateriais ultrafinos quânticos (ou seja, sub 20 nm) são bastante úteis, uma vez que podem ser incorporados em doses minúsculas, ao mesmo tempo que proporcionam proficientemente a funcionalidade necessária sob um amplo espectro de condições operacionais.

INTERFACE NANO COM AREIA DE DUNA

Existe uma escassez global de leitos de rios e de areia de praia, para satisfazer a procura global tanto para a indústria do vidro como para a indústria da construção. Os leitos dos rios e das praias estão a ser despojados, com terras agrícolas e florestas destruídas para obter matéria-prima.

Os ecossistemas estão a ser destruídos por falta de engenho, num mundo onde não há escassez de areia desértica, considerada principalmente “inútil”.

A areia do deserto precisa simplesmente da interface de material certa para a tornar viável. A Quant-Ceramics oferece soluções para fazer exatamente isso.

DESAFIOS DE BASE

A sílica é um componente chave na produção de vidro porque determina a resistência, a clareza e a cor do vidro. A pureza e a consistência da areia sílica utilizada no fabrico do vidro são vitais para garantir que o produto final possui as propriedades desejadas. Fabricado com os (nano) aditivos corretos, um módulo de Young de >70 GPa e uma resistência à flexão de >45 MPa são obtidos num vidro produzido a partir de componentes de areia do deserto.

A pureza inicial da sílica é de 52,1% em peso para areia de deserto, 39,3% em peso para areia de rio e 35,8% em peso para areia do mar.

Algumas areias desérticas podem, no entanto, conter mais de 90% em peso de sílica, fazendo com que derretam a temperaturas mais elevadas do que a areia com um teor de sílica <50% em peso, que pode fundir a temperaturas inferiores a 1650 graus Celsius .

A areia do deserto, no entanto, não é normalmente utilizada para o fabrico de vidro devido aos seus grãos arredondados e lisos formados pela erosão eólica, o que torna difícil unir as partículas de areia, às altas temperaturas necessárias para criar o vidro.

A NANOARC é uma empresa de nanotecnologia, especializada na concepção e fabrico de soluções inspiradas na natureza. O que entendemos da natureza é o seguinte: existe uma rugosidade à microescala, à qual a maioria dos organismos e substâncias podem aderir, como o velcro a uma superfície. Depois, há uma rugosidade à escala nano, tão pequena que a maioria dos organismos e substâncias não consegue aderir a uma superfície deste tipo.

A areia do deserto é uma dessas superfícies com rugosidade superficial em nanoescala ultrabaixa.

A INTERFACE QUANT-CERÂMICA

Fundamentalmente, a ligação dos materiais é impulsionada mais pelas forças atómicas de van der Waals do que pelas interações físicas.

Para ligar a areia do deserto, materiais quânticos com tamanhos de partículas próximos da rugosidade nanoscópica da areia do deserto, para melhor “sentir” à escala atómica e atuar como interface de ligação, para formar um vidro mais forte, mais claro e de alto desempenho, com a areia do deserto.

O pé da lagartixa possui um denso conjunto de filamentos nanoscópicos, que o ajudam a interagir com as forças de van der Waals e a aderir a superfícies lisas, onde outros animais não conseguem.

Os materiais Quant-Ceramic têm uma área de superfície específica ultra-elevada para permitir que se interliguem à escala atómica com interfaces de partículas de areia do deserto, mediando o processo de ligação e reforçando os materiais de vidro da areia do deserto de uma forma que sem eles não seria possível.

Em virtude da composição química e da arquitetura da rede cristalina, os nanoaditivos cerâmicos Quant oferecem funcionalidade ao vidro, além da resistência mecânica, como proteção antipatogénica eficaz, proteção UV, atenuação da radiação nuclear, com transparência visual, gestão térmica e muito mais.

NANO-CERÂMICA DE VIDRO

Dependendo do tamanho dos cristalitos em relação ao comprimento de onda da luz, as vitrocerâmicas podem ser concebidas para serem transparentes (por exemplo, com cristalitos à nanoescala) ou opacas (por exemplo, com cristalitos à microescala).

A natureza procura sempre diminuir a energia necessária para que uma reação ou um determinado acontecimento ocorra. Com isto em mente, é possível jogar com este efeito, para dificultar o início e a propagação de um determinado processo. No vidro, isso seria a formação e a propagação de fissuras. Quando uma carga é aplicada a um material, esta transmite uma grande quantidade de energia ao material, criando uma situação em que o material precisa agora de responder a esta energia. Para além do limite elástico, um material frágil como o vidro ou a cerâmica dissiparia normalmente esta energia através da formação de novas superfícies, por exemplo, através da formação de fendas.

As nanocerâmicas de vidro oferecem uma gama versátil de propriedades benéficas para melhorar a resistência à fratura do vidro. A presença física de nanocristais ultrafinos e bem dispersos funciona como um impedimento à propagação de fissuras. Isto acontece porque sempre que uma fenda em propagação encontra uma interface nanocristalina, a fenda tem de mudar a sua direção de propagação para se deslocar em torno do nanocristal ou iniciar uma nova fenda através da própria fase cristalina.

No entanto, quando o nanocristal é suficientemente pequeno para limitar a formação de uma fronteira de grão na sua estrutura cristalina, a probabilidade de um local de falha é ainda mais limitada. Uma tal frustração do processo natural das coisas cria uma barreira energética tão grande que a formação de um caminho para a propagação de fissuras conduz a um cenário energeticamente desfavorável e a fratura é limitada ou totalmente proibida.

ALTA RESISTÊNCIA COM MENOS PESO

Para que a propagação de uma fenda seja significativamente limitada em torno e dentro de um cristal nanocerâmico infundido em vidro (vidro-nanocerâmica), estes fundamentos são essenciais:

É crucial uma dispersão uniforme e densa dos cristais de nanocerâmica na matriz de vidro

Os cristais nanocerâmicos devem ter dimensões muito inferiores a 20 nm, para minimizar ou evitar a formação de limites de grão no seu interior

A composição dos cristais nanocerâmicos tem de conferir ao vidro uma funcionalidade versátil, por exemplo, propriedades químicas, ópticas e eléctricas que o ajudem a obter e a manter a sua durabilidade

Um dos principais desafios encontrados durante a preparação de nanocompósitos de matriz de vidro-nanocerâmica é a capacidade de obter uma dispersão homogénea dos nanocristais. A aglomeração de aglomerados de tamanho micrométrico, em particular de nanopartículas de grandes dimensões (frequentemente > 30 nm de tamanho) utilizadas em cargas pesadas, tende a gerar efeitos adversos nas propriedades térmicas e mecânicas do vidro, uma vez que um menor número de partículas de reforço está presente noutras áreas e os agregados podem atuar como centros de defeitos, que podem atuar como iniciadores de fissuras que conduzem à falha estrutural do compósito de vidro.

O CONTROLO DO TAMANHO DAS PARTÍCULAS DE NANOCERÂMICA É IMPORTANTE

Ao reduzir o tamanho das partículas nanocerâmicas para menos de 20 nm, é possível influenciar o número de deslocações acumuladas num limite de grão e aumentar a tensão de cedência de uma nanocerâmica, ou seja, a tensão máxima que o cristal nanocerâmico tolera antes do início da deformação.

Distribua uma quantidade significativa destas partículas numa matriz de vidro e obtém-se uma elevada densidade de locais de reforço numa matriz de vidro. Isto é fácil com partículas nano-cerâmicas ultrafinas porque o número médio destas presentes num volume unitário de material aumenta exponencialmente, à medida que o tamanho das partículas diminui. Por exemplo, uma partícula cerâmica de 1 um pode ser substituída por cerca de mil partículas nanocerâmicas de 1 nm. Isto implica que, com menos volume e massa, é possível obter uma distribuição de densidade mais elevada de partículas nanocerâmicas numa matriz de vidro, com uma dose significativamente mais baixa do que a obtida com partículas micronizadas ou mesmo maiores (> 20 nm).

VIDRO QUIMICAMENTE NANO-TEMPERADO

A fratura do vidro tem inevitavelmente a sua origem à nanoescala (ou seja, quebra de ligações). A têmpera química é um método muito eficaz para melhorar a resistência através da incorporação de uma elevada tensão de compressão nas superfícies do vidro. É possível obter uma conceção topologicamente optimizada do vidro à nanoescala, utilizando cristais nanocerâmicos de composição variável, em combinação com os benefícios da dimensão dos cristais nanocerâmicos, para permitir que a energia aplicada a uma superfície de vidro seja dissipada através da densificação localizada em torno de um indentador, em vez de através da formação de fissuras no próprio vidro.

Com uma experiência fundamental na conceção e fabrico de cristais nanocerâmicos com dimensões inferiores a 20 nm, a NANOARC está bem posicionada para ajudar a indústria vidreira a ultrapassar os limites do desempenho do vidro em termos de durabilidade química e estrutural. Estando no negócio do nano-polimorfismo como parte do nosso processo de conceção de nanomateriais, tornamos possível que os fabricantes adoptem sem problemas os nossos produtos, sem preocupações de compatibilidade química.

NOSSAS SOLUÇÕES

As nossas soluções consistem em nanopartículas de alta área de superfície com composições químicas cuidadosamente escolhidas, nanopartículas estrategicamente seleccionadas para beneficiar de efeitos quânticos e estrutura cristalina redefinida, para exercer a força da nanoarquitectura, para uma funcionalidade única e elevada.

Com os nossos nanopartículas ultrafinas atomicamente arquitectadas, permitimos o desenvolvimento de sistemas de vidro de alto desempenho com aumentos de características como, por exemplo:

Maior transparência óptica para uma melhor microscopia e colheita de energia
Propriedades ópticas à medida
Maior resistência mecânica com peso mais leve e baixa porosidade
Transporte térmico melhorado para a conservação de energia
Resistência às manchas
Resistência aos UV com transparência
Protecção antimicrobiana e anti-fúngica sem necessidade de foto-activação
Atenuação das radiações ionizantes

Os nossos nanopodernos são personalizados tanto em tamanho como em composição, para a integração perfeita das suas funcionalidades distintas e únicas durante o processo de fabrico do vidro. As nanopós também proporcionam durabilidade, bem como preservação estética. Seja a aplicação alvo um conjunto de componentes laser de estado sólido, ecrãs de smartphones ou dispositivos portáteis, fibras ópticas, lentes para microscópios e câmaras, guias de ondas ou paredes de vidro tecnicamente exigente e janelas de painéis solares.

PRODUTOS

As compras podem ser feitas por factura, cartão de crédito e transferência bancária

Para fazer uma encomenda, contactar trade@nanoarc.org

UTILIZAÇÃO : Adicione a(s) nano pólvora(s) na dose desejada à sua mistura de vidro, disperse bem, depois proceda como habitualmente.

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CONSULTORIA

QG -M

SUPERFÍCIE ESPECÍFICA: 35930 m²/kg

ÍNDICE DE REFRACÇÃO : 1.71

COR : Nanopó branco

RESISTÊNCIA AO CALOR: Até 2852 °C (5166 °F)

DOSAGEM: 0,005 - 0,007 wt % de mistura de vidro (ou conforme necessário para aplicações designadas)

BENEFÍCIOS : Ajuda a diminuir a temperatura de cristalização e facilita a transformação de fase de β-quartzo para β-spodumeno em cerâmica de vidro lítio-aluminosilicato. Antipatógeno eficaz contra bactérias, leveduras e biofilme.

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QUANTIDADE | PREÇO

25 gramas (0,88 oz.) | € 2.500

250 gramas (8.81 oz.) | € 24.000

1 kg (2,2 lb) | € 95.000

PEDIDOS A GRANEL: A partir de 1 tonelada | CONTATO trade@nanoarc.org

QG - C

NANOARQUITECTURA: Esférica ( diâmetro < 25 nm)

SUPERFÍCIE ESPECÍFICA: 38800 m²/kg

COR : Nanopó branco

ÍNDICE DE REFRACÇÃO : 1.59

RESISTÊNCIA AO CALOR : Até 1339 °C (2442°F)

DOSAGEM: 0,003 - 0,005 wt % de mistura de vidro (ou conforme necessário para aplicações designadas)

BENEFÍCIOS: Estabilizador, nanofiller, resistência à flexão, tenacidade à fratura, resiste à propagação de microfissuras, ajuda a melhorar a resistência mecânica e química do corpo de vidro, reduz o encolhimento resultante da queima.

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QUANTIDADE | PREÇO

25 gramas (0,88 oz.) | € 2.365

250 gramas (8.81 oz.) | € 22.000

1 kg (2,2 lb) | € 87.000

PEDIDOS A GRANEL: A partir de 1 tonelada | CONTATO trade@nanoarc.org

QG-I FLEX

NANOARQUITECTURA : Folhas/Flocos atomicamente finos (< 1 nm)

SUPERFÍCIE ESPECÍFICA: 63520 m²/kg

COR : Nanopó branco Brilhante

ÍNDICE DE REFRACÇÃO : 2.029

RESISTÊNCIA AO CALOR: Até 1975 °C (3587°F)

DOSAGEM: 0,001 - 0,003 wt % de mistura de vidro (ou conforme necessário para aplicações designadas)

BENEFÍCIOS : Filtro UV aprimorado, antibacteriano, anti-incrustante, anticorrosão, minimização da porosidade, baixa expansividade térmica e gerenciamento aprimorado da resistência mecânica (compressiva e flexural), nanopreenchimento de fenda.

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QUANTIDADE | PREÇO

25 gramas (0,88 oz.) | € 3.815

250 gramas (8.81 oz.) | € 37.000

1 kg (2,2 lb) | € 147.000

PEDIDOS A GRANEL: A partir de 1 tonelada | CONTATO trade@nanoarc.org

QG - THERM

NANOARQUITETURA : Folhas/Flocos atomicamente finos (espessura < 1 nm)

SUPERFÍCIE ESPECÍFICA: 49550 m²/kg

COR : Nanopó preto/castanho-negro

ÍNDICE DE REFRACÇÃO : 2.42

RESISTÊNCIA AO CALOR : Até 1597 °C (2907 °F)

DOSAGEM: Conforme necessário para as aplicações designadas

BENEFÍCIOS : Transporte eficaz de calor, protecção contra radiação gama, absorção de Arsernic, metais pesados e resíduos de antibióticos.

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QUANTIDADE | PREÇO

25 gramas (0,88 oz.) | € 4.125

250 gramas (8.81 oz.) | € 40.000

1kg (2,2 lb) | € 159.000

PEDIDOS A GRANEL: A partir de 1 tonelada | CONTATO trade@nanoarc.org

CERAM QUANT NEUTRON

NANOARQUITETURA : Nanotubos

DIMENSÃO : < 25 nm diâmetro

COR : Nanopó bege/esbranquiçado

RESISTÊNCIA AQUECEDOR: Até 2973 °C (5383 °F)

DOSAGEM : 0,001 - 1 % em peso Ou conforme necessário para a natureza da exposição à radiação

BENEFÍCIOS: Apresenta uma excelente condutividade térmica e, por isso, é a escolha ideal para espaçadores na fusão de vidro. Permite uma transferência de calor eficiente para garantir um aquecimento uniforme dos produtos de vidro.

Ajuda a diminuir a temperatura de desvitrificação do vidro para facilitar a fusão. Reduz a viscosidade de um vidro a qualquer temperatura, permitindo uma mistura mais fácil dos componentes e permitindo que as bolhas subam do vidro. Adicionado ao vidro, resulta num produto inquebrável, com baixa dilatação ou contração térmica.

Pode ser utilizado para oferecer revestimentos ultrafinos resistentes à corrosão, aumentar a atenuação de neutrões com uma camada fina, transparente/transparente, material de proteção térmica para a indústria aeroespacial e centrais nucleares, componentes de motores de foguetes. Ferramentas de corte de alta velocidade, transístores, aditivos de polímero dessecante de vedação de resina plástica, lubrificantes de alta temperatura, isolamento, eletricidade de alta tensão e alta frequência, isoladores de arco de plasma, materiais de forno de indução de alta frequência, componentes de arrefecimento, catalisador de alta temperatura, vitrocerâmica composta .

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QUANTIDADE | PREÇO

5 gramas (0,17 oz.) | € 8.450

50 gramas (1,76 oz.) | € 58.495

1kg (2,2 lb) | € 1.111.245

PEDIDOS A GRANEL: A partir de 1 tonelada | CONTATO trade@nanoarc.org

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