Sistema elaborado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) inova a fabricação de placas de vidro de sílica de alta qualidade, essenciais para a produção de displays de cristal líquido (LCDs). Nos últimos anos, os LCDs viabilizaram o televisor com a espessura de um quadro na parede e o monitor leve e fino que substitui o turbo do computador. São telas com muitas aplicações – em laptops, celulares, câmeras e relógios digitais, calculadoras e computadores portáteis (handhelds).
As pré-formas de sílica fabricadas pelo método tradicional têm, geralmente, geometria cilíndrica. Por essa razão, quando os equipamentos têm designs variados, são necessários procedimentos adicionais – cortes, prensagens, tratamento termoquímico, polimento – que moldam o vidro. Isso implica mais profissionais especializados, desperdício de tempo, de energia e de material e, conseqüentemente, aumento no custo.
Com a colaboração dos alunos Eric Fujiwara e Eduardo Ono, o professor Carlos Kenichi Suzuki, da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp, desenvolveu sistema que controla o processo de fabricação de pré-formas de sílica, permitindo sua formação em geometrias não-circulares, tais como elípticas, triangulares, quadrangulares, retangulares e em outras formas que apresentem certa simetria de eixos.
“A patente da invenção foi validada e esperamos que atraia grande interesse, pois elimina todos os passos seguintes da produção de pré-formas. O mercado é promissor por causa da explosão no uso de displays de cristal líquido, um processo irreversível que vai atingir infinidade de dispositivos, por menores que sejam”, afirma o professor.
A patente abrange uma pré-forma confeccionada em sílica com alto grau de pureza. Segundo Suzuki, no processo de fabricação de LCDs, esses vidros são empregados em fotomáscaras e substratos para fotomáscaras de litografia. Fotomáscaras são materiais aplicados nas telas e em pastilhas de silício para produzir os chips.
Integração
Vidros de sílica são igualmente utilizados em fotomáscaras e substratos em processos de microlitografia para a fabricação de semicondutores, microchips e em sistemas ópticos para os próprios equipamentos que fabricam circuitos integrados.
“Há necessidade de aumentar a integração. Em 1946, a IBM montou o primeiro computador da história, que pesava 300 toneladas e ocupava um galpão inteiro. Tinha 18 mil válvulas e, como sempre queimava uma ou outra, o computador nunca funcionou efetivamente. Hoje, um microchip pode ter 410 milhões de componentes”, compara Suzuki.
As pré-formas de sílica servem também aos dispositivos de carga acoplados (CCDs), sensores para captura de imagens usados na fotografia digital, imagens de satélites, equipamentos médico-hospitalares (como os endoscópios) e na Astronomia (em fotometria, óptica e espectroscopia). Estão ainda em dispositivos fotônicos, como as fibras ópticas.
“Nosso sistema seria útil para fabricar, por exemplo, uma fibra especial chamada PMF, que é elíptica e compõe o giroscópio óptico da navegação espacial. Uma aplicação avançada se dá em giroscópios de humanóides, que andam sobre pernas e sobem escadas. Esses dispositivos ópticos detectam inclinações de centésimos de grau, fazendo a correção e evitando que os robôs caiam”, ilustra o pesquisador.
O dispositivo
Suzuki e seus alunos pesquisaram em bancos de dados de patentes nacionais e internacionais, não encontrando nada relacionado a pré-formas de sílica em formatos diferentes do cilíndrico. Ao mercado, no entanto, convém que telas de televisores e de monitores sejam produzidas no formato retangular. Vidros de geometria triangular ou hexagonal são interessantes para a confecção de prismas, lentes e fibras ópticas especiais. “Isso nos animou a pedir a patente, mesmo porque os Estados Unidos, o Japão e países europeus investem pesado nesse material”, diz o professor.
O equipamento promove a deposição das nanopartículas de sílica em um corpo preso no alto da câmara, até a formação do vidro. “A novidade é o dispositivo que regula a velocidade de rotação da pré-forma. A velocidade uniforme gera um formato circular. Se diminuímos a velocidade ou estancamos momentaneamente a rotação, uma região da pré-forma recebe maior quantidade de nanopartículas, ganhando forma diferenciada”, explica.
Suzuki informa que o sistema de controle desenvolvido na FEM, além de viabilizar a fabricação de pré-formas de sílica em diversos formatos, consegue combinar e preservar características como alta transparência óptica (principalmente na região da luz ultravioleta), resistência a alta temperatura, baixo coeficiente de dilatação térmica e alta homogeneidade do material.
Luiz Sugimoto
Do Jornal da Unicamp
(I.P.)
