Ionogel: Uma combinação notável de resistência e elasticidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/02/2022

A pequena tirinha (embaixo à direita) sendo usada para levantar o peso.
[Imagem: Meixiang Wang/NCSU]

Hidrogel + líquido iônico

Os hidrogéis, usados para fabricar lentes de contato, entre inúmeras outras aplicações práticas, têm grandes vantagens, mas também têm uma deficiência: Eles são frágeis e se rasgam facilmente.

Meixiang Wang e seus colegas da Universidade do Estado da Carolina do Norte acabam de sintetizar um novo material que vai além dos hidrogéis, deformando-se fortemente sem se rasgar.

Para isso, Wang juntou os hidrogéis com os muito promissores líquidos iônicos, criando um novo polímero que se enquadra na categoria mais ampla dos ionogéis, que são redes de polímeros que contêm sais que são líquidos à temperatura ambiente - são esses sais que são chamados de líquidos iônicos.

A equipe sintetizou um ionogel que é quase 70% líquido, mas que é muito resistente, o que significa que ele pode dissipar muita energia quando é deformado, o que o torna muito difícil de rasgar. O material também é fácil de fabricar e fácil de processar nos formatos desejados - ele pode até mesmo ser usado para imprimir objetos em 3D.

"Os ionogéis têm algumas vantagens sobre os hidrogéis. Os líquidos iônicos não evaporam como a água, então você não precisa se preocupar com a secagem dos ionogéis. Os ionogéis também são eletricamente e termicamente estáveis e conduzem bem a eletricidade, levantando algumas oportunidades interessantes para aplicações futuras," disse o professor Michael Dickey, coordenador da equipe.

É possível fabricar o material com diferentes combinações de resistência e elasticidade.
[Imagem: Meixiang Wang et al. - 10.1038/s41563-022-01195-4]

Ionogel

Para fabricar os novos ionogéis, os pesquisadores começaram com monômeros de ácido poliacrílico (usado em fraldas de bebê) e poliacrilamida (usada em lentes de contato) e os copolimerizaram em uma solução de líquido iônico usando luz ultravioleta.

Em outras palavras, eles pegaram os ingredientes das fraldas de bebê e das lentes de contato, colocaram ambos em um líquido iônico e iluminaram a mistura para criar um copolímero que incorpora tanto monômeros quanto o próprio líquido iônico.

"O resultado final é significativamente melhor do que a média dos dois materiais," disse Dickey. "É como adicionar 1 + 1 e obter 10. O gel resultante tem a elasticidade do ácido poliacrílico e é ainda mais forte que a poliacrilamida. Em termos de resistência, ele é melhor que a cartilagem. Mas as diferenças entre ionogéis e hidrogéis os tornam vantajosos para diferentes aplicações."

Autocura e memória de forma

Outras vantagens dos ionogéis incluem as propriedades de autocura e memória de forma. No primeiro caso, basta juntar dois pedaços do ionogel e expô-los ao calor, para que ambos se liguem fortemente, formando uma única peça. No segundo caso, pode-se deformar o ionogel em uma nova forma temporária, mas ele retornará à sua forma original quando exposto ao calor.

A quantidade de calor necessária depende da rapidez com que você deseja que o material "se cure" ou retorne à sua forma normal. Quando exposto a uma temperatura de 60 ºC, as ações se completam em algumas dezenas de segundos.

"Já estamos trabalhando com um parceiro do setor industrial e estamos abertos a trabalhar com outros para desenvolver aplicações para essa nova geração de ionogéis," disse Dickey.

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