Materiais Avançados

Hidrogel reforçado com fibra fica mais forte que o aço

Hidrogel reforçado com fibra fica mais forte que o aço
O hidrogel de poliamfolito (PA) é mesclado com tecido de fibra de vidro. [Imagem: Huang Y. et al. - 10.1002/adfm.201605350]

Hidrogel reforçado com fibra

Químicos da Universidade de Hokkaido, no Japão, desenvolveram um material composto macio reforçado com fibra que é flexível e cinco vezes mais forte do que o aço carbono.

O material pertence a uma classe conhecida como hidrogéis reforçados, que têm sido apontados como materiais estruturais para uma série de aplicações, incluindo medicina e robótica macia. O problema é que eles ainda possuem deficiências em termos de propriedades mecânicas, não se comparando, por exemplo, com a resistência dos tendões e ligamentos.

Yiwan Huang superou largamente essa deficiência usando uma técnica simples: Ele mergulhou um tecido de fibra de vidro na solução precursora do hidrogel, criando uma nova classe de materiais, que batizou de "compósito macio reforçado com fibra", ou FRSC ("fiber reinforced soft composites")

O compósito é altamente flexível e cinco vezes mais forte do que o aço carbono em termos da energia necessária para destruí-lo.

A equipe teoriza que a resistência é aumentada por ligações iônicas dinâmicas entre a fibra de vidro e os hidrogéis, e dentro do próprio hidrogel.

Hidrogel reforçado com fibra fica mais forte que o aço
Zoom mostrando do material final (a) até as fibras em escala microscópica (d). [Imagem: Huang Y. et al. - 10.1002/adfm.201605350]

Ligamentos artificiais e roupas

O hidrogel reforçado pode ter uma ampla gama de aplicações em áreas onde os materiais estão sujeitos a fortes tensões de carga, de ligamentos e tendões artificiais à robótica flexível e até em artigos de vestuário.

A equipe afirma que o princípio usado neste primeiro experimento deverá funcionar também para fortalecer outros materiais macios, como a borracha. É o que eles pretendem testar a seguir.

Bibliografia:

Energy-Dissipative Matrices Enable Synergistic Toughening in Fiber Reinforced Soft Composites
Yiwan Huang, Daniel R. King, Tao Lin Sun, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.201605350




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