Polímero com autorreparo tem qualidade nunca vista em qualquer escala

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/05/2025

Ilustração de um potencial uso para o novo material. O principal objetivo da pesquisa é projetar um material que proteja estruturas como satélites e naves e ainda possa servir de base para coletes de segurança.
[Imagem: Texas A&M Engineering]

Tecido antifuro

Cientistas criaram um tecido que, quando se tenta perfurá-lo, ele resiste tanto ao dano, esticando-se até o limite, que o furo resultante fica muito menor do que em um tecido comum.

Imagine, por exemplo, que o tecido seja atingido por um projétil: O material irá se esticar tanto que, ao passar, o projétil leva consigo apenas uma pequena quantidade do polímero. Como resultado, o buraco deixado é muito menor do que o diâmetro do próprio projétil.

"Esta é a primeira vez que um material, em qualquer escala, apresenta esse comportamento," disse a professora Svetlana Sukhishvili, da Universidade do Texas A&M, nos EUA.

As aplicações do polímero não têm limites, mas a equipe já pensou de imediato na proteção das espaçonaves, que são constantemente bombardeadas por micrometeoroides, viajando a velocidades de 10 quilômetros por segundo.

Um micrometeorito pode criar um buraco na nave que, embora pequeno, é visível a olho nu, causando vazamentos que podem ser catastróficos. Satélites artificiais inteiros podem deixar de funcionar por um único impacto desses.

No entanto, peças fabricadas com uma camada deste novo polímero poderão sofrer danos menores do que o próprio meteorito.

Funcionamento termoquímico do novo material.
[Imagem: Zhen Sang et al. - 10.1016/j.mattod.2024.12.006]

Polímero de ação dinâmica

O comportamento inusitado do material ocorre porque uma película fina do polímero se derrete ao ser impactada por um projétil de alta velocidade. Ele faz isso absorvendo grande parte da energia cinética gerada pelo projétil, fazendo com que a película se estique e se liquefaça à medida que o projétil continua sua jornada, finalmente perfurando a película.

Depois de perfurado, o polímero esfria rapidamente, suas ligações covalentes se refazem e ele retorna ao seu estado original, deixando um orifício muito menor do que o diâmetro do projétil que lhe perfurou.

"Nós queríamos que o material pós-impacto ainda fosse capaz de desempenhar sua função pretendida, como transportar ar ou líquidos e permanecer selado contra a perda desses fluidos através da membrana do material," disse o professor Edwin Thomas.

Tecnicamente, o material é um polímero de Diels-Adler ou DAP (Diels-Adler Polymer), assim chamado em homenagem ao pesquisadores que sintetizaram as redes de ligações covalentes dinâmicas que podem ser quebradas e reformadas. Ele pertence a uma classe de materiais chamada Redes Adaptativas Covalentes ou CAN (Covalent Adaptative Network). Embora outras redes de Diels-Adler tenham sido relatadas na literatura científica, a química, a topologia e a capacidade de autorreparação específicas deste novo material não têm equivalentes, com uma ação dinâmica tão forte que lhe dá uma capacidade de autorreparação quase completa.

Os testes foram feitos com projéteis de vidro de 3,7 micrômetros de diâmetro e membranas do novo polímero medindo de 75 a 435 nanômetros de espessura. O próximo passo será descobrir se é possível reproduzir o efeito em macroescala.

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