Estudo propõe maneira de deixar diamantes ainda mais resistentes

Diamantes realmente podem ser considerados eternos, pelo menos quando se fala em escalas de tempo geológicas. Como o mineral natural mais duro encontrado na Terra, eles resistem...

Redação 24hrs
30/08/2026
13:43

Diamantes realmente podem ser considerados eternos, pelo menos quando se fala em escalas de tempo geológicas. Como o mineral natural mais duro encontrado na Terra, eles resistem durante períodos extremamente longos à ação do tempo, à erosão natural e a diversos processos químicos graças à estrutura compacta de seus átomos de carbono.

Em condições de temperatura ambiente, estima-se que um diamante levaria um período superior à própria idade estimada do Universo para se transformar naturalmente em grafite. Tanto o diamante quanto o grafite são constituídos exclusivamente por carbono, mas seus átomos estão organizados de maneiras diferentes, o que produz propriedades físicas muito distintas.

Isso, porém, não significa que um diamante seja indestrutível. Sua enorme dureza, isto é, sua capacidade de resistir a riscos e deformações, vem acompanhada de uma fragilidade relativamente alta diante de impactos. Os átomos de carbono do diamante estão organizados em uma estrutura cristalina cúbica, e determinadas direções dentro dessa estrutura funcionam como planos de fraqueza.

Um impacto suficientemente forte e concentrado pode fazer com que uma fratura se propague por esses planos. É por isso que, apesar de ser extremamente difícil riscar um diamante, é possível quebrá-lo com um golpe adequado. Um impacto de martelo, por exemplo, pode fazer com que a pedra se fragmente em vários pedaços.

Agora, um novo estudo realizado por cientistas chineses apresenta uma maneira de tentar resolver justamente essa limitação: reforçar o diamante para que ele mantenha sua enorme dureza, mas também adquira maior resistência à fratura. Os pesquisadores desenvolveram um material que combina grãos de diamante com nanotubos de carbono de múltiplas paredes, criando uma estrutura composta capaz de suportar melhor os impactos e dificultar a propagação de rachaduras.

O material resultante apresentou uma tenacidade cerca de cinco vezes maior que a de um diamante monocristalino. Tenacidade, nesse contexto, é a capacidade de absorver energia e resistir à formação e ao avanço de fraturas, uma propriedade diferente da simples dureza.

Para produzir esse chamado “superdiamante”, os pesquisadores utilizaram nanotubos de carbono de múltiplas paredes, conhecidos pela sigla MWCNT. Esses nanotubos são estruturas microscópicas formadas por camadas de carbono enroladas umas dentro das outras. No material desenvolvido, eles foram incorporados aos grãos de diamante, formando uma estrutura heterogênea na qual a rede de nanotubos funciona como uma espécie de reforço microscópico.

Em vez de permitir que uma rachadura atravesse facilmente os planos de fraqueza do diamante, essa rede pode desviar a fratura, distribuir as tensões e dissipar parte da energia do impacto. É um princípio semelhante ao de materiais compósitos utilizados em outras áreas da engenharia, nos quais diferentes componentes são combinados para compensar as limitações individuais de cada um.

Os nanotubos empregados nesse processo são extremamente pequenos, com espessura equivalente a aproximadamente um décimo de milésimo da espessura de um fio de cabelo humano, e apresentam resistência mecânica muito superior à do aço em determinadas condições. Produzi-los e incorporá-los ao diamante, entretanto, exigiu um controle rigoroso das condições de fabricação.

Os cientistas misturaram pó de diamante aos nanotubos e submeteram o material a temperaturas de aproximadamente 2.000 °C e a uma pressão de 15 gigapascals. Para se ter uma ideia, 15 gigapascals correspondem a cerca de 150 mil vezes a pressão atmosférica ao nível do mar.

O equilíbrio entre temperatura e pressão era fundamental. Em condições inadequadas, os nanotubos poderiam perder sua estrutura e se transformar em outras formas de carbono, como o grafite, ou o carbono poderia reorganizar-se de maneira indesejada.

O objetivo era permitir que os nanotubos mantivessem sua configuração enquanto se integravam aos grãos de diamante em escala atômica. Dessa maneira, os pesquisadores conseguiram preservar a rede de reforço e, ao mesmo tempo, formar uma estrutura composta na qual o diamante fornece dureza e os nanotubos ajudam a aumentar a resistência à fratura.

Os resultados indicam que essa arquitetura altera a maneira como o material reage quando submetido a forças intensas. Em vez de uma rachadura avançar diretamente pelo cristal, ela pode ser desviada por diferentes regiões do material.

Ao mesmo tempo, as tensões são distribuídas por uma área maior e parte da energia do impacto é dissipada pela própria estrutura composta. Esses mecanismos ajudam a explicar por que a tenacidade do novo material é muito maior que a de um diamante monocristalino.

Os pesquisadores afirmam que o trabalho oferece novos conhecimentos sobre os mecanismos responsáveis pelo aumento da tenacidade, incluindo o desvio de rachaduras, a dispersão das tensões e a dissipação de energia. A estratégia também pode representar um avanço no desenvolvimento de materiais superduros e de cerâmicas compostas, com potencial para reduzir custos, prolongar a vida útil de componentes e abrir caminho para novas aplicações tecnológicas.

As possíveis aplicações são particularmente interessantes porque o diamante já é utilizado em ferramentas de corte, perfuração, polimento e usinagem justamente por causa de sua excepcional dureza. O problema é que componentes submetidos a impactos ou esforços mecânicos intensos também precisam ser resistentes à fratura.

Um material que reúna essas duas características poderia ser útil em ferramentas industriais, equipamentos de fabricação de alta precisão e componentes destinados às áreas aeroespacial e de engenharia avançada. Em situações nas quais um material precisa permanecer extremamente duro sem se fragmentar facilmente, essa combinação pode ser especialmente valiosa.

Em outras palavras, o objetivo não é simplesmente criar um diamante “mais duro”. O diamante já está entre os materiais naturais mais duros conhecidos. A inovação está em tentar resolver sua principal fraqueza mecânica: fazer com que uma estrutura extremamente resistente a riscos também seja capaz de suportar impactos e deformações sem se romper com facilidade.

Se essa abordagem puder ser aperfeiçoada e produzida em escala, o resultado poderá transformar o diamante de um material excepcionalmente duro, mas relativamente frágil, em um composto capaz de combinar dureza extrema com uma tenacidade muito maior.

Leia outras matérias do Jornal Paraná e do parceiro Blog do Tupan

Homem passa mal após fazer bilu-bilu em motel e morre