Regeneração artificial
laboratórios há mais de uma década, e alguns deles
começam a caminhar rumo à comercialização.
Os primeiros avanços significativos na área foram
dados pela equipe do professor Scott White, da
Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, que
desenvolveu uma forma de promover
animais.
Agora a equipe foi além de consertar trincas e
rachaduras e criou uma maneira de fazer com que os
materiais se regenerem.
Essa montagem reúne fotos do material tiradas em um intervalo de 20 minutos, mostrando o processo de regeneração do plástico. [Imagem: Scott R. White]
Eles conseguiram nada menos do que fechar
rapidamente o furo provocado por um projétil em
placas de diversos tipos de plástico.
O furo de 3,5 centímetros de diâmetro fechou-se em
cerca de 20 minutos, recuperando 62% da
resistência original do material em três horas.
Duas veias
A capacidade de regeneração usa o mesmo conceito
desenvolvido anteriormente pela equipe, de redes
vasculares artificiais criadas no interior do material.
Neste novo experimento, eles usaram apenas duas
"veias", que contêm dois líquidos que formam um
gel ao se misturar - o furo foi provocado
exatamente sobre os dois canais.
Tão logo o projétil perfurou a placa de plástico, os
dois materiais se misturaram e rapidamente
curaram, formando um polímero forte que restaura
grande parte da resistência mecânica do plástico
original.
Segundo a equipe, é possível ajustar as reações
químicas para controlar a velocidade de formação do
gel ou a velocidade de endurecimento, de acordo
com o tipo de dano causado.
Por exemplo, o impacto da bala causou uma série de
fendas que se irradiaram da perfuração central, de
modo que o tempo de reação teve que ser
diminuído para dar tempo aos produtos químicos
para penetrar nas fendas antes de endurecer.
Neste experimento foram usadas apenas duas "veias", e o furo foi provocado exatamente sobre elas. [Imagem: Scott R. White et al./10.1126/science.1251135]
Passos práticos
Além de sanar perfurações a bala, os pesquisadores
afirmam que essa técnica poderá ser útil no espaço,
tornando as naves capazes de se curar de
perfurações por micrometeoritos.
Outros usos incluem canos que reparam furos
automaticamente e todo tipo de aparelho capaz de
consertar suas partes plásticas depois de uma
queda ou acidente.
Mas isso irá requer trabalhos adicionais, sobretudo a
criação de sistemas vasculares mais complexos e
maiores, que possam acudir o problema onde quer
que ele ocorra, em qualquer parte do material.
"Temos que lutar contra um monte de fatores
exógenos para conseguir a regeneração, incluindo a
gravidade," explica o professor White.
"Os líquidos reativos que usamos formam um gel
muito rapidamente, de modo que ele começa a
endurecer tão logo é liberado. Se isso não
acontecer, os líquidos simplesmente escapam da
área danificada, essencialmente 'sangrando',"
completou ele.
Restoration of Large Damage Volumes in Polymers
Scott R. White, Jeffry S. Moore, Nancy R. Sottos, Brett P. Krull, Windy A. Santa Cruz, Ryan C. R. Gergely
Science
Vol.: 344 (6184): 620
DOI: 10.1126/science.1251135
Vejam também assunto correlato:
Ciência aposta em materiais que se autoconsertam
Com informações da BBC - 05/11/2012
Autoconserto concreto
no mundo, mas a ação da água e de produtos
químicos tende, ao longo do tempo, a corroê-lo.
Mas não um novo concreto que está em fase de
testes na Universidade Técnica de Delft, na Holanda.
O concreto autocurativo contém bactérias que
produzem calcário e são ativadas pela água da
chuva. Os esporos da bactéria - adicionados à
fórmula do concreto - ficam dormentes até serem
atingidos pela água da chuva corroendo as estruturas do material.
Então, a bactéria, que é inofensiva, produzirá
calcário e "curará" as rachaduras causadas pela
água.
"Vimos em laboratório o conserto de rachaduras de
0,5 mm de largura," o que é mais do que o
estabelecido por normas técnicas, explica o
microbiologista Henk Jonkers, autor do projeto.
produto daqui a dois ou três anos, após testes
externos e em diferentes tipos de concreto.
O principal desafio é garantir que o agente "curador"
seja forte o suficiente para sobreviver ao processo
de mistura do concreto. Para isso, é preciso aplicar
uma cobertura às partículas biológicas, algo que
encarece o processo.
Mas, ainda que o agente aumente em 50% o custo
do concreto, isso ainda representará apenas 1% a
2% do total dos custos de construção. Já a
manutenção de concreto deteriorado representaria
um custo maior, diz Jonkers.
Conserto com luz
Não é só para o concreto que os cientistas buscam
desenvolver capacidades de autoconserto.
Uma aplicação possível dessa propriedade seria em
smartphones e tablets, que tão comumente sofrem
riscos e quebras na tela.
A equipe do professor Ian Bond, da Universidade de
Bristol, na Grã-Bretanha, fez um estudo de
viabilidade a respeito de um problema parecido, que
afeta vidros à prova de balas. "O vidro suporta a
bala, mas racha", explica.
Bond, Ian Bond, avaliou a possibilidade de mesclar
com o vidro alguma substância que preencha as
rachaduras. "Esse mesmo princípio poderia ser
aplicado em escala menor", em aparelhos
eletrônicos, acrescenta o professor.
Ele acredita que um sistema com um gatilho - talvez
a luz do Sol - também possa funcionar. Óculos, por
exemplos, poderiam ser fervidos para consertar
riscos ou rachaduras na superfície.
"Você não pode fazer isso com seu celular, mas
talvez possa colocar o aparelho na janela, sob o Sol
durante 24 horas, para consertar alguns riscos".
Christoph Weder, do Instituto Adolphe Merkle, na
Suíça, acredita que dá para ser mais prático, não
precisando depender do Sol.
Ele e seus colegas estão desenvolvendo materiais
luz, mesmo a de uma lâmpada.
No caso dos smartphones, trata-se apenas de um
projeto. Mas já existe um spray que pode ser
aplicado em motores para prevenir ou minimizar
vazamentos, caso eles sejam atingidos por balas de
baixo calibre.
Há três camadas no spray, e as duas exteriores são
feitas de um plástico especialmente formulado que
se espalha ao redor do projétil. NO meio do plástico
há uma camada especial com um componente
absorvente. Quando esse componente entra em
contato com o combustível, forma-se uma
camada seladora.
Circuitos de metal líquido
Os primeiros estudos sérios sobre esse tipo de
tecnologia começaram nos anos 1960, por
pesquisadores soviéticos. E, em 2001, um estudo
da Universidade de Illinois (EUA) deu o pontapé
para avanços nessa área.
Os pesquisadores injetaram um polímero semelhante
ao plástico com cápsulas microscópicas contendo
um líquido de agentes curativos. Se o material
rachasse, isso ativava a ruptura das cápsulas e a
liberação do agente curativo. E uma reação química
reparava o produto. O polímero é capaz de
recompor cerca de 75% de suas características
originais.
Na última década, essa equipe avançou e criou um
circuito elétrico que se autoconserta quando
danificado. Microcápsulas no circuito liberam metal
líquido em caso de danos, restaurando a
condutividade.
- O grupo já está comercializando seu trabalho
- por
intermédio da empresa Autonomic Materials, que
obteve investimentos de cerca de US$ 4 milhões
. Segundo o executivo-chefe Joe Giuliani, as
primeiras aplicações das microcápsulas devem ser
em tintas e adesivos para serem usados em
ambientes afetados pela corrosão.
O setor de petróleo e gás pode ser beneficiado:
produtos autocurativos podem ser úteis em
plataformas, em oleodutos e em refinarias.
Scott White, do Instituto Beckman da Universidade
de Illinois, opina que o conserto em equipamentos
esportivos e aeronáuticos, por exemplo, é um "alvo
de médio prazo" para a ciência.
Segundo ele, todo o conceito de autoconserto tem
despertado grande interesse na última década, com
cerca de 200 estudos acadêmicos publicados a
respeito no ano passado. Há projetos em direções
distintas, como polímeros e compostos que se
autorreparam.
Aviões com cicatrização
A inspiração, em alguns casos, é o sistema vascular
humano, que depende de uma rede capilar para
transportar agentes curativos ao local de feridas no
corpo. Ao mesmo tempo, exploram a natureza
reversível de alguns compostos químicos para
incorporar neles essas habilidades curativas.
demonstrado em um trabalho apresentado em
Janeiro deste ano, pelo próprio grupo da
Universidade de Illinois.
Bond, por sua vez, está desenvolvendo uma rede
vascular baseada em fibras ocas, que transmitiriam
agentes curativos por meio de polímeros. Sua ideia
final é "uma aeronave autocurativa".
Seu colega Christopher Semprimoschnig quer mais,
espacial.
Tamara Dikic, da Universidade de Tecnologia de
Eindhoven, na Holanda, propõe o uso dos materiais
que se autoconsertam em aplicações mais práticas
danos em elementos estruturais de
aviões, que podem ser alvo de rachaduras.
Bond continua trabalhando para superar alguns
obstáculos enfrentados por sistemas vasculares:
passar de microcápsulas para uma rede bi ou
tridimensional, por exemplo, é um grande desafio
industrial. Outro problema é garantir e controlar o
fluxo do líquido curativo pelo material.
"No caso do sangue, ele só coagula quando está fora
da veia", diz o professor. "Queremos algo assim, já
que o perigo de compostos químicos simples é de
que ele solidifique toda a rede capilar."
Fontes:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/not
icia.php?artigo=materiais-que-se-
autoconsertam&id=010160121105#.U3C7pIFdXSk
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/not
icia.php?artigo=plastico-regenera-depois-perfurado-
projetil&id=010160140509&ebol=sim#.U3C5soFdXSk
J.A.
