Cientistas inventaram um novo material bizarro que fica mais resistente quando você bate nele: WebCuriosos
Os wearables e sensores eletrônicos poderão um dia ser feitos de um material que endurece à medida que é atingido ou esticado, graças a uma nova pesquisa realizada por uma equipe da Universidade da Califórnia, em Merced.
Esta ‘durabilidade adaptativa’, como é conhecida, é uma característica importante em termos da ciência dos materiais. Significa proteção contra danos e resistência ao estresse, mesmo em ambientes agressivos.
O novo material foi na verdade inspirado no amido de milho utilizado na culinária, que pode ser mexido com adição de água. Ao contrário da areia úmida, que tem uma viscosidade consistente, seja misturada ou perfurada, a pasta de amido de milho age como um líquido quando agitada suavemente e como um sólido quando perfurada rapidamente.
Quando você esmaga o amido de milho lentamente, as pequenas partículas se repelem, fazendo-as agir como um fluido. Mas se você atingir a superfície rapidamente, eles se tocam, causando atrito e agindo como um sólido. Essa diferença de comportamento se deve ao tamanho das partículas.
Os pesquisadores queriam ver se conseguiriam obter os mesmos resultados de um material polimérico.
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Para conseguir isso, a equipe começou com polímeros conjugados: polímeros com propriedades especiais que ajudam os materiais a conduzir eletricidade enquanto permanecem relativamente macios e flexíveis. Esses materiais podem ser feitos de todos os tipos de combinações de moléculas.
Nesse caso, eles incorporaram longas moléculas de ácido poli(2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico)curto polianilina moléculas e um condutor altamente eficiente – poli(3,4-etilenodioxitiofeno) poliestireno sulfonato (PEDOT:PSS). Não se preocupe se esses nomes não forem familiares – tudo o que você realmente precisa saber é que a combinação criou um filme que se deformou ou esticou quando foi atingido por impactos rápidos.
Quanto mais rápidos os impactos, mais resistente se torna o material. Adicionando 10 por cento a mais PEDOT:PSS então melhorou a durabilidade adaptativa e a condutividade do material.
De acordo com os pesquisadores, a escolha de dois polímeros com carga positiva e dois com carga negativa cria um material com estruturas superpequenas, como almôndegas em miniatura, em uma tigela emaranhada de espaguete. Estas ‘almôndegas’ absorvem o choque dos impactos, sem se partirem completamente – mantendo o material e a sua condutividade no lugar.
Outras experiências sugerem que a adição de nanopartículas de 1,3-propanodiamina carregadas positivamente melhora ainda mais a resistência, enfraquecendo ligeiramente as 'almôndegas' (para que o material possa sofrer golpes maiores), ao mesmo tempo que fortalece os 'fios de esparguete' à sua volta (mantendo a integridade do material).
Tudo isso é bastante complexo e técnico, mas deveria haver aplicações para o material fora do laboratório, se ele pudesse ser fabricado em escala. Bandas de smartwatch, sensores vestíveis e monitores de saúde – para saúde cardiovascular ou níveis de glicose, por exemplo – são exemplos apresentados pela equipe de pesquisa.
Próteses eletrônicas personalizadas são outro caso de uso potencial e algo que os pesquisadores já experimentaram. Eventualmente, membros artificiais poderiam ser impressos em 3D a partir deste material versátil.
É mais um lembrete do potencial de descoberta de novos materiais e de refinamento dos materiais existentes, e de como eles podem mudar o nosso futuro – desde os dispositivos que usamos até às roupas que vestimos.
“Há uma série de aplicações potenciais e estamos entusiasmados em ver aonde esta nova propriedade não convencional nos levará”, diz cientista de materiais Yue Wang.
A pesquisa foi apresentado na reunião da primavera de 2024 da American Chemical Society.
