Material adaptativo se fortalece com a vibração

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/03/2021

O novo gel (branco) imita os ossos humanos e fica mais forte quando exposto à vibração, o que pode levar a novos adesivos e melhores formas de integração de implantes no corpo.
[Imagem: Zhao Wang et al. - 10.1038/s41563-021-00932-5]

Biomimetismo

Há muito tempo os cientistas dos materiais tentam reproduzir em materiais artificiais as estruturas adaptativas dos nossos ossos, que ajustam sua massa e resistência à carga que devem suportar.

Zhao Wang e seus colegas da Universidade de Chicago agora conseguiram algo assim.

Wang desenvolveu um gel que fica mais forte e resistente - 66 vezes mais - quando é exposto à vibração.

Além disso, é possível agir seletivamente no material, fazendo-o reforçar-se apenas em áreas específicas aplicando a vibração nesses pontos.

"Todos os outros materiais se tornam mais fracos quando sofrem vibrações," destacou o professor Aaron Kahn, que liderou a pesquisa. "É a primeira vez que invertemos esse processo, mostrando que um material pode se fortalecer com vibração mecânica."

Materiais adaptativos

Para produzir seu material adaptativo, Wang tirou proveito do efeito piezoelétrico, que produz uma carga elétrica quando recebe um impacto mecânico e vice-versa.

É essa carga elétrica que inicia uma reação química dentro do material, reforçando-o.

Depois de testar dezenas de diferentes composições, a equipe encontrou a melhor receita em um gel de polímero misturado com reatores de tiol-eno, com partículas piezoelétricas de óxido de zinco fazendo o papel ativo.

Quando o material recebe vibrações, as partículas produzem eletricidade que inicia uma reação de tiol-eno, que faz com que os componentes do material se liguem. Essa reticulação forma essencialmente uma segunda rede dentro do material, fortalecendo-o.

"Os adesivos podem ser extremamente influenciados por isto," disse Esser-Kahn. "Os adesivos são quase sempre o ponto de falha nos materiais. [Esta inovação] pode levar a adesivos especializados que aderem e curam muito melhor."

A equipe está estudando também como usar o material para melhor integrar materiais artificiais ao corpo humano - em implantes de quadril, por exemplo.

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