* Por Robson Couto da Silva
Em nosso último artigo falamos a respeito de alguns materiais que apresentam características que se sobressaem às dos demais e introduzimos uma propriedade chamada de supercondutividade, na qual o material conduz eletricidade sem resistência. Assim, hoje explicaremos porque essa propriedade ainda é um desafio para ciência, mesmo após mais de um século de sua descoberta.
A supercondutividade foi observada pela primeira vez pelo físico neerlandês Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926), que verificou em seus trabalhos sobre a liquefação e solidificação do hélio que o mercúrio em uma determinada temperatura apresentava uma queda abrupta de sua resistividade para próximo de zero. Essa temperatura, a qual o material passa a apresentar a supercondutividade, é chamada de temperatura crítica e posteriormente foi observada em outros metais como o nióbio, o vanádio, o tungstênio, o estanho, o alumínio, o titânio e o chumbo.
O grande problema na supercondutividade é que ela somente é observada nesses metais em temperaturas muito próximas do zero absoluto (-273,15 ºC). Com o passar do tempo foram desenvolvidas ligas metálicas principalmente à base de nióbio, com intuito de se obterem materiais com temperaturas críticas mais elevadas, porém os resultados obtidos apresentavam valores inferiores a -248 ºC.
Dessa forma, até aqui para obtenção de um supercondutor era necessário trabalhar com o hidrogênio ou hélio líquidos, os quais necessitam de uma camada de isolamento térmico extremamente cara que inviabilizava sua aplicação, pois o custo para que se mantivesse um fio elétrico a temperaturas tão baixas não superava o benefício da supercondutividade.
Foi então em 1986 que o físico alemão Johannes Georg Bednorz (1950-) e o físico suíço Karl Alexander Müller (1927-) desenvolveram um material à base de lantânio que apresentava supercondutividade, abrindo as portas para uma nova linha de pesquisas de supercondutores cerâmicos.
No ano seguinte, o físico taiwanês Maw-Kuen Wu (1949-) juntamente com o físico chinês Chu Ching-wu (1941-), descobriram uma cerâmica com estrutura cristalina tipo perovskita (já falamos dessa estrutura em um artigo publicado em abril desse ano) com temperatura crítica de -178,15 ºC. Esse material é um óxido de cobre, bário e ítrio (YBa2Cu3O7) e passou a ser um marco nessa linha de pesquisa porque apresenta a supercondutividade em temperaturas superiores a -196 ºC, permitindo com isso o uso de nitrogênio líquido, um refrigerante muito mais barato que os utilizados anteriormente.
Esses resultados trouxeram uma grande expectativa para o uso dos materiais supercondutores para aplicações cotidianas. Recordo-me que em 1987, quando ainda era uma criança, que a supercondutividade estampava revistas e especulava-se que os produtos à base de materiais supercondutores estariam popularizados em cerca de cinco anos.
Esteiras magnéticas por onde as pessoas podem deslizar utilizando sapatos com bobinas embutidas, supergeradores a partir de bobinas elétricas de fios supercondutores, carros elétricos com bobinas supercondutoras que armazenam energia elétrica e dispensam combustíveis à base de petróleo, trens de alta velocidade que levitam magneticamente, ímãs para aceleradores de partículas, a mais rápida transmissão de dados para computadores, filmes finos que atuam como filtros para estações de telefonia celular… Todas são aplicações que ainda ficam nos sonhos dos pesquisadores.
Atualmente equipamentos médicos, como os que fornecem imagem por ressonância magnética, utilizam materiais supercondutores, mas por que outras aplicações não foram popularizadas, já que se trabalha em uma faixa de temperatura que permite um custo baixo?
A explicação para isso está na principal desvantagem de todo e qualquer material cerâmico: sua natureza frágil. Essa característica é um grande limitante para que se produzam objetos com formas como de fios para que se consiga a condução. Assim os supercondutores cerâmicos por enquanto estão confinados a estudos de dispositivos com filmes finos ou alguns compósitos à base de prata para que se ganhe alguma ductilidade. Ainda temos muito trabalho pela frente!!!
*Doutor em Engenharia de Produção pela UTFPR
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