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Materiais Avançados

Fios sintéticos finalmente alcançam a força da seda de aranha

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/01/2020

Fios de polímero finalmente alcançam a força da seda de aranha
A seda de aranha sintética foi criada por uma versão modificada da eletrofiação.
[Imagem: Xiaojian Liao et al. - 10.1126/science.aay9033]

Resistência e tenacidade

Superando o histórico conflito entre alta resistência e tenacidade no design de materiais, pesquisadores alemães conseguiram finalmente fabricar um fio polimérico sintético com propriedades mecânicas raramente vistas fora do mundo natural.

O desenvolvimento promete abrir novos caminhos para o projeto e fabricação de fibras poliméricas biomiméticas fortes e resistentes, úteis em uma ampla variedade de aplicações, incluindo biomedicina, tecnologia espacial e têxtil.

Para a maioria dos materiais sintéticos, existe um equilíbrio excludente entre resistência e tenacidade, uma limitação que representa um desafio tecnológico de longa data, cuja solução promete a criação de novas classes de materiais avançados.

A seda de aranha natural, por exemplo, é tipicamente citada por sua resistência incomparável à deformação (alta resistência) e à fratura (alta tenacidade); no entanto, a capacidade de criar fibras sintéticas que imitem as propriedades mecânicas das fibras naturais das aranhas tem-se mostrado um desafio difícil de superar.

Nanofibras sintéticas individuais, que são simultaneamente fortes e resistentes, já foram criadas a partir de polímeros pelo processo de eletrofiação, mas os fios são extremamente finos e não se mostraram adequados até agora para aplicações no mundo real.

Fios de polímero finalmente alcançam a força da seda de aranha
As fibras sintéticas combinam resistência à deformação e à fratura (alta tenacidade).
[Imagem: Xiaojian Liao et al. - 10.1126/science.aay9033]

Seda de aranha artificial

Xiaojian Liao e seus colegas da Universidade de Bayreuth resolveram o problema modificando o processo de fabricação baseado na eletrofiação. Em seus experimentos, eles usaram fios de co-metilacrilato de poliacrilonitrila modificados com uma pequena quantidade de poli(bisazida de etileno glicol (PEG-BA)).

A seguir, os fios foram esticados sob calor e deixados esfriar lentamente sob tensão.

Segundo os autores, esse processo de recozimento alinha as pequenas fibras do fio e as interliga através das moléculas PEG-BA, dando ao fio resultante propriedades comparáveis às da seda de aranha natural.

A equipe pretende partir agora para fabricar quantidades maiores do material e testar seu uso em aplicações reais. O desenvolvimento contou com a participação da química brasileira Juliana Martins de Souza, formada pela Unicamp.

Bibliografia:

Artigo: High strength in combination with high toughness in robust and sustainable polymeric materials
Autores: Xiaojian Liao, Martin Dulle, Juliana Martins de Souza e Silva, Ralf B. Wehrspohn, Seema Agarwal, Stephan Förster, Haoqing Hou, Paul Smith, Andreas Greiner
Revista: Science
Vol.: 366 Issue 6471 pp. 1376-1379
DOI: 10.1126/science.aay9033





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