Cientistas chineses criaram o diamante mais resistente da Terra após cinquenta anos de tentativas

A equipa liderada pelo Dr. Mingguang Yao aplicou 300.000 atmosferas de pressão ao grafite e altas temperaturas para formar a estrutura hexagonal.

• Lonsdaleita: forma de diamante hexagonal, 40% mais duro que o diamante comum.
• Criada em laboratório por cientistas chineses após 50 anos de tentativas.
• Pressão extrema: 30 GPa (~300.000 atmosferas) sobre grafite.
• Alta temperatura: até 1.100 °C para estabilizar a estrutura.
• Tamanho recorde: cristais de até 1,2 mm.
• Potencial em eletrónica, corte industrial e revestimentos resistentes ao calor.
• Ainda não é viável a sua produção em escala, mas promete aplicações sustentáveis.

Um diamante com uma reviravolta estrutural

A lonsdaleita é uma forma hexagonal do carbono, uma variante do diamante convencional com propriedades físicas superiores. Descoberta em 1967 em restos de meteoritos, tem sido objeto de estudo durante décadas devido à sua dureza teórica, superior até mesmo à do diamante cúbico tradicional.

O que torna a lonsdaleita única é a sua estrutura cristalina hexagonal, em contraste com a disposição cúbica do diamante comum. Esta configuração confere-lhe uma resistência direcional melhorada, ideal para aplicações que exigem tolerância extrema ao stress mecânico.

Nomeada em homenagem a Dame Kathleen Lonsdale, pioneira em cristalografia, esta forma de carbono representa um avanço crucial no design de materiais ultra-resistentes.

Do grafite ao diamante hexagonal

A equipa liderada pelo Dr. Mingguang Yao na Universidade de Jilin conseguiu sintetizar lonsdaleita ao submeter grafite a uma pressão de aproximadamente 30 gigapascais (GPa), o que equivale a mais de 300.000 atmosferas.

Simultaneamente, aplicaram temperaturas de até 1.100 graus Celsius (2.012 °F), o necessário para reorganizar os átomos de carbono na cobiçada estrutura hexagonal sem que colapsassem em fases mais comuns.

Este processo exige um controlo preciso da pressão, temperatura e tempo, um equilíbrio instável que, se falhar, arruína completamente a formação do material.

Mais duro que o diamante

Os testes revelaram que a lonsdaleita é 40% mais dura que o diamante tradicional. Enquanto este último já é referência em ferramentas de corte, a nova forma promete superar as suas capacidades, especialmente em ambientes com altas pressões ou temperaturas.

Ao contrário do diamante convencional, que se forma com pressões mais baixas, a lonsdaleita requer condições seis vezes mais extremas, o que até agora tornava impossível a sua síntese em escala visível.

Tamanhos úteis para a indústria

Nesta investigação, foi alcançado um feito inédito: cristais de até 1,2 milímetros de diâmetro. Embora ainda pequenos para muitas utilizações industriais, o seu tamanho já permite testes práticos fora do ambiente microscópico.

Isto abre caminho para pensar numa produção industrial no futuro, algo impensável até há poucos anos.

Estabilidade térmica fundamental

Uma das propriedades mais notáveis é a sua estabilidade térmica. Ao contrário de outros materiais superduros, a lonsdaleita permanece estável a temperaturas extremas, o que a torna uma candidata ideal para componentes eletrónicos ou mecânicos sujeitos a calor elevado.

Sem um controlo térmico preciso durante a fabricação, a estrutura pode colapsar. Por isso, os cientistas também investigam rampas térmicas controladas para garantir um crescimento cristalino correto.

Produção em massa? Ainda não

A síntese da lonsdaleita ainda não é viável em escala industrial. Reproduzir as condições extremas de pressão e temperatura de forma constante representa um desafio técnico e económico.

A equipa trabalha para encontrar catalisadores químicos e aditivos que reduzam as exigências energéticas do processo. A chave está em tornar a sua fabricação viável a custos razoáveis.

Inspiração em impactos cósmicos

Na natureza, a lonsdaleita é formada pelo impacto de meteoritos, onde são geradas pressões e temperaturas enormes em frações de segundo. Emular essas condições em laboratório não tem sido tarefa fácil.

No entanto, a capacidade de replicar esses eventos astronómicos num ambiente controlado representa um passo gigantesco na ciência dos materiais.

Aplicações além da joalheria

Este novo tipo de diamante tem aplicações promissoras em setores como:

• Eletrónica de alta temperatura.
• Ferramentas de corte industriais.
• Revestimentos ultra-resistentes ao desgaste.
• Componentes mecânicos sujeitos a fricção extrema.

A longo prazo, poderia até substituir materiais tóxicos ou poluentes como o amianto em algumas utilizações estruturais, graças à sua durabilidade e estabilidade térmica.

Potencial desta tecnologia

A lonsdaleita pode tornar-se uma peça fundamental para a sustentabilidade tecnológica. A sua extrema dureza e resistência ao calor podem prolongar a vida útil de ferramentas e componentes, reduzindo o consumo de materiais e energia na sua substituição.

Além disso:

• Reduz a dependência de minerais controversos, uma vez que pode ser fabricada a partir de grafite comum.
• Permitiria substituir revestimentos poluentes ou cancerígenos como o amianto, especialmente em ambientes industriais.
• A sua capacidade de operar em altas temperaturas sem se degradar torna-a ideal para turbinas, reatores ou sistemas solares concentrados, melhorando a sua eficiência e reduzindo a manutenção.

Se os processos de síntese forem escalonados e otimizados, a lonsdaleita poderá impulsionar uma mudança na forma como fabricamos e conservamos os recursos. Estamos perante uma tecnologia que, embora ainda em fase inicial, tem o potencial de reforçar a transição para uma indústria mais limpa, eficiente e resiliente.