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Uma equipe de pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte (NC State) afirma ter criado uma classe inteiramente nova de materiais chamados géis vítreos.
Embora os vidros e os géis pertençam tradicionalmente a duas classes de materiais distintas, a equipe afirma que seus novos géis vítreos combinam o melhor de ambos os materiais.
“Criamos uma classe de materiais que chamamos de géis vítreos, que são tão duros quanto polímeros vítreos, mas – se você aplicar força suficiente – podem esticar até cinco vezes seu comprimento original em vez de quebrar”, disse Michael Dickey, autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor Camille e Henry Dreyfus de Engenharia Química e Biomolecular na NC State. “Além do mais, uma vez esticado o material, você pode fazer com que ele retorne à sua forma original aplicando calor.”
Criar géis vítreos é surpreendentemente fácil
Para criar sua nova classe de material, a equipe da NC State começou com os precursores líquidos dos polímeros vítreos tradicionais, como aqueles usados para fazer garrafas de água ou outros plásticos duros, e os misturou com um tipo de líquido iônico. Segundo Dickey, o líquido iônico é um solvente básico, como a água, “mas é feito inteiramente de íons”.
“Normalmente, quando você adiciona um solvente a um polímero, o solvente separa as cadeias do polímero, tornando o polímero macio e extensível”, explicou Dickey. “É por isso que uma lente de contato úmida é flexível e uma lente de contato seca não.”
Porém, em géis vítreos acontece o contrário. O solvente separa as cadeias moleculares do polímero líquido, resultando em um material que é extensível, como um gel. Ao mesmo tempo, os íons encontrados no solvente são fortemente atraídos pelo polímero, impedindo o movimento das cadeias. É isso que os torna rígidos, como óculos. A combinação dos dois é uma nova classe de material que possui as melhores qualidades de ambos.
“O resultado final é que o material é duro devido às forças atrativas, mas ainda é capaz de esticar devido ao espaçamento extra”, disse Dickey.
Uma vez combinada, esta combinação de materiais é despejada em um molde pré-moldado e então colocada sob luz ultravioleta (UV). Os raios UV “curam” o material, resultando num gel vítreo. Os pesquisadores dizem que sua solução também pode ser usada em uma impressora 3D, que poderia imprimir géis vítreos em formatos personalizados.
“A criação de géis vítreos é um processo simples que pode ser feito curando-os em qualquer tipo de molde ou imprimindo-os em 3D”, diz Dickey. Segundo os pesquisadores, essa facilidade de criação significa que seu material além de versátil pode acabar sendo mais barato que os métodos industriais atuais.
“A maioria dos plásticos com propriedades mecânicas semelhantes exige que os fabricantes criem polímeros como matéria-prima e depois transportem esse polímero para outra instalação onde o polímero é derretido e transformado no produto final”, explicou Dickey.
Novo material tem inúmeras propriedades únicas e valiosas
Juntamente com a resiliência da sua nova classe de materiais, os investigadores por detrás da sua criação afirmam que tem uma série de propriedades únicas e valiosas. Por exemplo, como os géis vítreos contêm uma grande quantidade de água, eles são significativamente mais condutores de eletricidade do que a maioria dos polímeros rígidos.
“Uma coisa importante que distingue os géis vítreos é que eles são mais de 50% líquidos, o que os torna condutores de eletricidade mais eficientes do que os plásticos comuns que possuem características físicas comparáveis”, explicou Meixiang Wang, coautor principal do artigo e pós-doutorado. pesquisador da NC State.
Os pesquisadores também afirmam que a superfície de seus géis vítreos é altamente adesiva, o que é incomum em materiais duros. Estranhamente, eles ainda não sabem por que os seus géis vítreos são tão adesivos.
