Materiais Avançados

Material auto-cicatrizante imita pele humana, regenerando-se continuamente

Material auto-cicatrizante imita pele humana
O agente cicatrizador move-se por capilaridade até a fissura, onde interage com as partículas do catalisador, promovendo o conserto. [Imagem: UIUC]

Uma nova geração de materiais dotados de capacidade de cicatrização imita a pele humana, sendo capaz de se regenerar sucessivas vezes. O material híbrido possui em sua estrutura interna uma rede microvascular tridimensional que imita um sistema circulatório biológico.

Agente Cicatrizador

"Da mesma forma que um corte em nossa pele aciona um fluxo de sangue para promover a cicatrização, uma quebra nesses novos materiais irá acionar o fluxo de agente cicatrizador para reparar o dano," diz a professora Nancy Sottos. Como o auto-reparo do material é feito por um fluxo, danos na mesma região poderão ser consertados repetidas vezes.

Quando começaram a pesquisa, os pesquisadores colocaram o "sangue" do material - o agente cicatrizador - no interior de microcápsulas distribuídas ao longo de toda a sua estrutura interna. Quando o material se quebra, as microcápsulas se rompem e liberam o agente, que então reage com um catalisador distribuído pelo material, fazendo o reparo da área danificada. O problema é que o agente cicatrizador logo acaba, impedindo que o conserto seja feito mais de uma vez no mesmo local.

Agora eles conseguiram construir um sistema que permite um abastecimento contínuo do agente cicatrizador - daí a analogia com o sistema circulatório biológico. "Em nosso novo enfoque baseado na circulação, há um suprimento contínuo de agente cicatrizador, de forma que o material pode consertar-se a si mesmo [quase] indefinidamente," explica Scott White, outro participante da pesquisa.

Rede de microcanais

O primeiro passo para a criação do novo material é feito em um equipamento de prototipagem rápida, no qual uma estrutura tridimensional é construída depositando-se sucessivas camadas de um polímero especial, da mesma forma que uma impressora jato-de-tinta deposita tinta sobre o papel.

Quando a estrutura está pronta ela é recoberta por uma resina epóxi. Depois que a resina se cura, a peça inteira é aquecida, fazendo com que a "tinta polimérica" se liqüefaça e vaze, deixando uma peça de resina com uma rede de microcanais interconectados.

No último passo da fabricação, a rede de microcanais é preenchida com o agente cicatrizador líquido e a superfície da peça é recoberta com uma camada epóxi quebradiça.

Auto-cicatrizante

Quando a peça auto-cicatrizante é dobrada além de um certo limite, criam-se pequenas fissuras no revestimento. As trincas se propagam através da estrutura até atingir os microcanais. O agente cicatrizador então se move por capilaridade até a fissura, onde interage com as partículas do catalisador, promovendo o conserto.

No atual estágio das pesquisas, o processo de cicatrização funciona até sete vezes no mesmo local. Esta limitação poderá ser resolvida implementando-se um sistema vascular - a rede de microcanais - baseado em redes duplas. Esse novo design permitirá ainda a utilização de novos processos químicos - como epóxis formadas por dois agentes distintos que endurecem quando se misturam. Essa solução, sugerem os pesquisadores, poderá finalmente dar ao material uma capacidade ilimitada de auto-cicatrização.

Bibliografia:

Self-healing materials with microvascular networks
Kathleen S. Toohey, Nancy R. Sottos, Jennifer A. Lewis, Jeffrey S. Moore, Scott R. White
Nature Materials
10 Jun 2007
Vol.: Letters




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