A resistência do gel macio e flexível surpreendeu os pesquisadores
Cientistas suíços desenvolveram uma nova maneira de fazer polímeros compostos fortes e flexíveis que imitam mais de perto os materiais encontrados no mundo natural.
O resultado é um material excepcionalmente forte e resistente: um tubo medindo apenas 3 mm de diâmetro pode suportar uma carga de tração de até 10 kg e uma carga de compressão de até 80 kg, sem danos à sua integridade estrutural.
A inovação promete aplicações em áreas como robôs flexíveis, peles artificiais e implantes protéticos de cartilagem.
A pele e a cartilagem são fortes e flexíveis, propriedades que são difíceis de replicar em materiais artificiais, mesmo com os progressos recentes no campo dos hidrogéis.
Os hidrogéis sintéticos costumam ser caras radicais: ou eles são fortes e resistentes, mas quebradiços, ou são macios e flexíveis, mas moles demais para suportar cargas.
“Na natureza, os blocos de construção básicos são encapsulados em compartimentos, que são então liberados de forma altamente localizada”, explicou a professora Esther Amstad, da Escola Politécnica Federal de Lausanne. “Este processo fornece maior controle sobre a estrutura final de um material e a composição local. Adotamos uma abordagem semelhante, organizando nossos próprios blocos de construção em compartimentos e, em seguida, montando-os em uma superestrutura.”
Primeiro, a equipe encapsulou as moléculas básicas do material, chamadas monômeros, em gotículas de uma emulsão de água e óleo, que servem como compartimentos. Dentro das gotículas, os monômeros se unem para formar uma rede de polímeros.
Neste ponto, as micropartículas são estáveis, mas as interações entre elas são fracas, o que significa que o material não se mantém coeso. Em seguida, as micropartículas – que são porosas como esponjas – foram embebidas em outro tipo de monômero, antes de o material ser reduzido para formar uma espécie de pasta.
A aparência final lembra a areia úmida, que as crianças usam para construir castelos na praia.
Esta pasta foi então usada em uma impressora 3D, com as peças resultantes sendo expostas à radiação ultravioleta, o que fez com que os monômeros adicionados na segunda etapa polimerizassem. Esses novos polímeros se entrelaçaram com os formados anteriormente no processo, endurecendo a pasta.
A equipe já está se preparando para fabricar os primeiros moldes de cartilagem para testes de resistência e biocompatibilidade.
Fonte: Inovação tecnológica 01.12.2020
