Cinéticas de relaxação e cristalização: uma tentativa de solucionar o Paradoxo de Kauzmann

Resumo

Setenta anos após sua proposição, o paradoxo de Kauzmann permanece como um interessante tópico na ciência dos vidros devido à sua relação com uma possível violação da terceira lei da termodinâmica. Se as extrapolações de entropia realizadas por Kauzmann estiverem corretas, então um líquido super-resfriado teria a mesma entropia do seu cristal isoquímico estável a uma temperatura finita muito abaixo da temperatura de transição vítrea laboratorial. A temperatura TK é onde esta equivalência inesperada acontece. Este trabalho é uma tentativa de propor uma solução para este problema intrigante através da comparação das cinéticas de relaxação e da taxa de crescimento de cristais em várias temperaturas, extrapolando-as até TK. Este estudo será realizado em dois vidros óxidos distintos: vidro de diopsídio (CaO.MgO.2SiO2) e um vidro silicato de bário (3SiO2.2BaO). Estes sistemas foram selecionados pois cada um apresenta um mecanismo de cristalização diferente, permitindo uma generalização da solução para vidros óxidos estequiométricos. Para tanto, experimentos de relaxação estrutural, nucleação de cristais e crescimento de cristais serão realizados. A relaxação destes vidros será acompanhada via medidas de índice de refração após tratamentos isotérmicos sub-Tg; enquanto os experimentos de nucleação e crescimento serão avaliados a partir de microscopia ótica, também após tratamentos isotérmicos. A viscosidade, tanto a altas temperaturas como a baixas, também deverá ser avaliada. Neste projeto, a solução para o paradoxo baseia-se na hipótese de que os vidros devem cristalizar antes de atingir o estado de paradoxo. (AU)