Plástico inteligente junta múltiplas propriedades no mesmo material

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/10/2022

Amostra do material sob iluminação, mostrando a variação de propriedades físicas e mecânicas do mesmo polímero.
[Imagem: University of Texas - Austin]

Material bioinspirado

Inspirando-se na biologia, pesquisadores criaram um plástico muito parecido com várias formas de vida, que são duras e rígidas em alguns lugares, e macias e elásticas em outros.

Usando apenas luz e um catalisador para alterar propriedades como dureza e elasticidade em moléculas do mesmo tipo, a equipe criou um novo material que é 10 vezes mais resistente do que a borracha natural.

As aplicações vão de aparelhos eletrônicos mais flexíveis e uma junção da robótica tradicional com a robótica macia até tecnologias de vestir e novos dispositivos médicos.

"Este é o primeiro material do seu tipo," disse o professor Zachariah Page, da Universidade do Texas em Austin, nos EUA. "A capacidade de controlar a cristalização e, portanto, as propriedades físicas do material, com a aplicação de luz, é potencialmente transformadora para eletrônicos vestíveis ou atuadores em robótica macia."

Imitar as propriedades das estruturas vivas - como nossa pele e músculos - usando materiais sintéticos é um sonho de longa data. O problema é que usar diferentes materiais para combinar atributos como força e flexibilidade significa juntar diferentes propriedades mecânicas, gerando um material que tende a rasgar facilmente nas interfaces entre seus componentes.

A equipe do professor Page lidou com a questão desenvolvendo uma técnica que permite controlar e alterar a estrutura de um material único, semelhante ao plástico. Para isso, eles usaram uma reação fotoquímica para alterar o quão firme ou elástico o material seria em cada ponto.

O processo é simples e só usa materiais disponíveis comercialmente.
[Imagem: Adrian K. Rylski et al. - 10.1126/science.add6975]

Material com rigidez variável

Tudo começa com um monômero, uma pequena molécula que se liga a outras para formar estruturas maiores, os polímeros. Depois de testar uma dúzia de catalisadores, a equipe descobriu um que, quando adicionado ao monômero e exposto à luz visível, gera um polímero semicristalino semelhante aos encontrados na borracha sintética.

A diferença é que, nas áreas onde a luz incide, o material assume uma estrutura dura e rígida, enquanto as áreas não iluminadas mantêm suas propriedades macias e elásticas.

Como a substância é feita de um mesmo material com propriedades diferentes, ela é mais forte e pode ser esticada mais do que a maioria dos materiais, além de não rasgar facilmente, como nas técnicas de junções multimateriais.

A reação ocorre à temperatura ambiente, o monômero e o catalisador estão disponíveis comercialmente e os pesquisadores usaram LEDs azuis comuns como fonte de luz. Isso os deixou animados de que sua técnica poderá ser usada em diversas aplicações.

"Estamos ansiosos para explorar métodos de aplicação dessa química para criar objetos 3D contendo componentes duros e macios," disse Adrian Rylski, membro da equipe.

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