Cientistas Criaram um Novo e Estranho Material que Endurece com o Impacto
De acordo com uma investigação recente levada a cabo por um grupo de investigadores da Universidade da Califórnia, Merced, os dispositivos electrónicos e os sensores poderão um dia ser construídos a partir de um material que se torna mais resistente à medida que é atingido ou sujeito a tensões.
A expressão “durabilidade adaptativa” refere-se a esta qualidade, que é importante para a ciência dos materiais. Denota resistência ao stress e defesa contra danos, mesmo em ambientes hostis.
Desenvolvimento do Novo Material
Agitado com a adição de água, o amido de milho cozinhado serviu de modelo para a nova substância. Em contraste com a areia húmida, que permanece viscosa quando misturada ou batida, a pasta de amido de milho comporta-se como um sólido quando socada rapidamente e como um líquido quando mexida suavemente.
Quando esmagadas lentamente, as minúsculas partículas de amido de milho comportam-se como um fluido porque se repelem umas às outras. No entanto, entram em contacto e causam fricção quando são esmagadas rapidamente, comportando-se como um sólido. O tamanho das partículas provoca esta variação de comportamento.
O estudo examinou se uma substância polimérica poderia produzir os mesmos resultados.
A equipa começou por trabalhar com polímeros conjugados, que são polímeros específicos que permitem a transmissão de eletricidade, mantendo-se flexíveis e macios. Podemos criar estes materiais utilizando uma grande variedade de combinações moleculares.
Neste caso, combinaram moléculas longas de ácido poli(2-acrilamido-2-metilpropanossulfónico), moléculas curtas de polianilina e sulfonato de poliestireno poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT: PSS), um condutor muito eficaz. Se estes termos não lhe parecerem familiares, não se preocupe. Tudo o que importa é que a combinação produziu uma película que se esticava ou distorcia quando atingida por golpes rápidos.
O material tornava-se mais duro à medida que os impactos ocorriam. Mais 10% de PEDOT: PSS aumentou a condutividade do material e a sua resistência à adaptação.
Os investigadores afirmam que a seleção de dois polímeros com carga negativa e dois com carga positiva produziu um material com estruturas incrivelmente minúsculas que se assemelham a pequenas almôndegas numa confusão semelhante a uma tigela de esparguete. Estas “almôndegas” preservam a condutividade do material, absorvendo o choque do impacto sem se desintegrarem totalmente.
Estudos posteriores sugerem que a incorporação de nanopartículas de 1,3-propanodiamina com carga positiva aumenta ainda mais a resistência, diminuindo subtilmente a resiliência das “almôndegas” para permitir que o material suporte impactos mais substanciais, reforçando simultaneamente os “fios de esparguete” que as envolvem para manter a integridade estrutural do material.
Aplicações Potenciais e Implicações Futuras
Apesar da complexidade científica, a produção em larga escala deste material poderá desbloquear aplicações no mundo real para além do laboratório. A equipa de investigação propõe sensores portáteis, braceletes para smartwatches e monitores de saúde – para níveis de glicose ou saúde cardiovascular, por exemplo.
Outra aplicação possível que os investigadores testaram anteriormente é a criação de próteses electrónicas personalizadas. Eventualmente, este material adaptável tem o potencial de revolucionar as próteses, permitindo a impressão 3D de membros artificiais.
Este material serve como mais um lembrete da possibilidade de descobrir novos materiais e aperfeiçoar os existentes e de como isso pode alterar o nosso futuro em tudo, desde os aparelhos que usamos até ao vestuário que vestimos.
O cientista de materiais Yue Wang acrescenta: “Há muitas utilizações possíveis e temos grandes esperanças de que esta propriedade nova e invulgar nos leve até lá”.
O estudo foi apresentado na reunião da primavera de 2024 da American Chemical Society.
Leia O Artigo Original: Science Alert
