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Mais um interessante artigo publicado pela Revista
Eletrônica Inovação Tecnológica na edição de
29/09/2015 .
Sem vulcanização
Pela primeira vez, químicos conseguiram fabricar
uma borracha própria para uso em pneus sem o
processo de vulcanização, que tem sido essencial
para a fabric ação dos pneus infláveis desde a sua
invenção, nos anos 1920.
A vulcanização envolve a adição de enxofre ou
outros compostos para tornar a borracha mais
durável mantendo sua elasticidade - durante o
processo, as cadeias poliméricas se unem por
ligações covalentes.
O problema é que qualquer objeto cortante ou
perfurante vai estragar o pneu e exigir um reparo
que, ainda que permita que o pneu volte a rodar,
nunca lhe dará de volta sua resistência original.
A borracha para pneus se une sozinha mesmo quando é totalmente seccionada. [Imagem: Amit Das et al. - 10.1021/acsami.5b05041]
Materiais autocicatrizantes
A solução foi encontrada por Amit Das e seus
colegas das universidades de Dresden (Alemanha) e
Tampere (Finlândia) em uma nova geração de
materiais conhecidos como "autocicatrizantes", uma
categoria de materiais inteligentes que se rearranja
de forma autônoma para corrigir uma falha
estrutural.
Agentes de ligação
Embora o processo possa ser acelerado aquecendo o
pneu a 100º C por 10 minutos, a resistência
máxima foi recuperada em estado de repouso depois
de 8 dias, quando a borracha resistiu a uma tensão
de 754 libras por polegada quadrada.
Os pesquisadores afirmam que o material poderia
ser ainda mais reforçado pela adição de agentes de
ligação, como a sílica ou o negro de fumo.
Artigo correlato publicado pela mesma revista em
13/11/2012:
Pele artificial cicatriza-se em 30 minutos
Uma amostra da pele sintética é cortada com um estilete - ela recupera 75% de sua resistência e de sua condutividade elétrica originais em 15 segundos, e volta ao estado original em meia hora. [Imagem: Benjamin Tee/Chao Wang]
Pele para robôs
Primeiro a equipe da Dra. Zhenan Bao, da
Universidade de Stanford, criou uma pele artificial
Há cerca de um ano, o material já havia progredido
Agora, a pele sintética não apenas é flexível e
sensível, como também pode curar-se de um
ferimento em poucos minutos.
É claro que não se trata ainda de uma "pele artificial"
no sentido médico do termo - ela não tem os
atributos necessários para um implante em um
paciente humano.
Mas o material sintético já alcançou propriedades
tão surpreendentes que poderá ser usado como
pele de robôs, no revestimento de próteses
robotizadas, ou como sensor nas mais diversas
aplicações.
A Dra. Bao chama a nova pele artificial de "o melhor de
dois mundos", uma vez que ela reúne a capacidade de
autocicatrização, geralmente obtida com polímeros, com a
condutividade de um metal, algo essencial para dar-lhe a
sensibilidade, mas que também abre caminho para mais
aplicações.
"Para interfacear esse tipo de material com o mundo
digital, o ideal é ter um material que seja condutor [de
eletricidade]," disse a pesquisadora.
Ligações de hidrogênio
Tudo começa com um plástico formado por longas cadeias
de moléculas unidas por ligações de hidrogênio - a
atração relativamente fraca entre a região positivamente
carregada de um átomo e a região de carga negativa de
outro.
São essas ligações que permitem que o material adquira
a propriedade da autocicatrização. As moléculas podem
ser separadas por uma força relativamente pequena,
rasgando o material.
Mas, quando elas se reconectam, as ligações se
reorganizam e restauram a estrutura do material, que não
perde suas características originais, uma grande vantagem
em relação a outros materiais igualmente capazes de se
autoconsertar.
A sensibilidade da pele artificial - baseada em sua
condutividade elétrica - é garantida pela adição de
partículas de níquel, que também ajudam a aumentar a
resistência do material, para que ele não se rasgue tão
facilmente.
Autocicatrização
Para testar a capacidade de se autoconsertar da pele
artificial, os pesquisadores foram direto ao ponto, sem
rodeios: eles cortaram o material com um estilete.
Não foi necessário medicamento e nem mesmo curativo.
Bastou segurar as duas partes juntas para que a pele
sintética recuperasse 75% de sua resistência e de sua
condutividade elétrica originais.
Esse índice se aproximou dos 100% depois de 30 minutos.
Em comparação, ressaltam os pesquisadores, a pele
humana leva dias para cicatrizar.
Melhor ainda, a mesma amostra foi cortada e recortada 50
vezes no mesmo ponto, e recuperou suas propriedades
iniciais.
Robôs e próteses robotizadas
A Dra. Bao disse que é possível melhorar a pele sintética,
já que as partículas de níquel, importantes para tornar o
material condutor e resistente, acabam atrapalhando o
processo de autoconserto, que não é tão bom quanto ela
gostaria.
Apesar disso, Benjamin Tee, que foi o grande idealizador
do novo material, afirmou que, neste estágio, ele é
sensível o suficiente para detectar um aperto de mão, o
que abre o caminho para seu uso na robótica, o que inclui
as próteses robotizadas.
Bibliografia:
An electrically and mechanically self-healing composite with pressure- and flexion-sensitive properties for electronic skin applications
Benjamin C-K. Tee, Chao Wang, Ranulfo Allen, Zhenan Bao
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2012.192
An electrically and mechanically self-healing composite with pressure- and flexion-sensitive properties for electronic skin applications
Benjamin C-K. Tee, Chao Wang, Ranulfo Allen, Zhenan Bao
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2012.192
Fontes:
J.A.
