Pesquisadores da Northwestern University, nos Estados Unidos, anunciaram a geração de um material revolucionário que promete mudar o conceito de resistência e flexibilidade na blindagem.
Trata-se do primeiro material bidimensional (2D) mecanicamente interligado, com uma densidade impressionante de 100 trilhões de ligações mecânicas por centímetro quadrângulo.
Esse progresso pode transfixar caminho para armaduras corporais mais leves e altamente resistentes, além de outras aplicações industriais de blindagem.
A teoria por trás das ligações mecânicas remonta à dezena de 1980, quando o químico Fraser Stoddart apresentou o concepção. Sua imposto para a ciência não parou por aí.
Ele ampliou o uso dessas ligações em máquinas moleculares, criando estruturas dinâmicas que possibilitam funções uma vez que contração, eexpansão e rotação. Essas descobertas lhe renderam o Prêmio Nobel de Química em 2016.
Entretanto, desenvolver polímeros interligados mecanicamente não foi uma tarefa fácil. Décadas de tentativas fracassadas marcaram a procura por uma solução viável.
Segundo William Dichtel, professor da Northwestern e líder da pesquisa, a principal dificuldade estava em produzir anéis suficientemente grandes para que outras moléculas passassem por eles. “Na química orgânica, é simples formar anéis pequenos com 5 a 8 átomos, mas esses não funcionam para nossa proposta”, explicou.
O processo Inovador
A chave para o sucesso foi uma abordagem criativa liderada por Madison Bardot, estudante de doutorado no laboratório de Dichtel. Ela desenvolveu monômeros em formato de X que se organizam em estruturas cristalinas ordenadas.
A partir daí, outras moléculas criaram as ligações mecânicas, resultando em folhas de polímero 2D interligadas. Essa estrutura única permitiu perceber uma densidade de ligações não vista.
Uma particularidade marcante do novo material é sua flexibilidade aliada à resistência. Segundo Dichtel, o polímero pode se inflectir sob forças leves, mas se torna rígido quando submetido a maiores tensões. Essa propriedade, conhecida uma vez que “endurecimento por deformação“, é crucial para aplicações que exigem subida duração.
Outro pormenor surpreendente é que as folhas interligadas podem ser separadas dissolvendo o polímero em solução. Isso facilita o manuseio e abre possibilidades para aplicações específicas, um tanto antes inatingível em materiais tão resistentes.
Testes e aplicações futuras da blindagem
Os testes realizados pela equipe também demonstraram uma vez que o material pode ser integrado a outros compostos. Em colaboração com pesquisadores da Duke University, o novo polímero foi misturado ao Ultem, uma ligamento da mesma família do Kevlar.
Somente 2,5% do material foi suficiente para melhorar drasticamente a resistência e tenacidade do Ultem, tornando-o ideal para blindagens e proteção balística.
Ou por outra, a equipe conseguiu sintetizar quase meio quilo do material, provando que o método é escalável. Esse progresso é forçoso para que a tecnologia seja aplicada em larga graduação.
Superando desafios
O desenvolvimento desse polímero desafiou até mesmo os cientistas mais experientes. “Precisamos de uma equipe multidisciplinar para provar que realmente tínhamos a estrutura interligada que imaginamos“, revelou Dichtel. Químicos, engenheiros de polímeros e especialistas em microscopia eletrônica uniram esforços para entender e validar as propriedades do material.
A possibilidade de manipular ligações em nível molecular abre um novo capítulo na ciência dos materiais. Além de sua emprego óbvia em armaduras, a arquitetura do polímero tem o potencial de revolucionar setores industriais, tornando equipamentos mais seguros e duráveis.
Embora ainda esteja no início, essa tecnologia pode redefinir o concepção de resistência mecânica.
