Pesquisadores desenvolveram uma nova classe de materiais chamada “géis vítreos” que são muito duros e difíceis de quebrar, apesar de conterem mais de 50% de líquido. Esses materiais prometem diversas aplicações devido às suas propriedades únicas. Os géis e polímeros vítreos são historicamente vistos como distintos. Os polímeros vítreos são duros, rígidos e frequentemente quebradiços, utilizados em produtos como garrafas d’água e janelas de aviões. Já os géis, como as lentes de contato, são macios e flexíveis, contendo líquido.
“Desenvolvemos uma classe de materiais que chamamos de géis vítreos, tão duros quanto os polímeros vítreos, mas que podem se esticar até cinco vezes o seu comprimento original sem quebrar quando submetidos a uma força suficiente”, explica Michael Dickey, autor correspondente do estudo e professor de Engenharia Químímica e Biomolecular na Universidade Estadual da Carolina do Norte. “Além disso, uma vez esticado, o material pode retornar à sua forma original com a aplicação de calor. Além disso, a superfície dos géis vítreos é altamente adesiva, o que é incomum para materiais duros.”
“A característica fundamental dos géis vítreos é que eles contêm mais de 50% de líquido, o que os torna condutores de eletricidade mais eficientes do que plásticos com características físicas comparáveis”, diz Meixiang Wang, co-autora do estudo e pesquisadora pós-doutoral na NC State. Para fabricar os géis vítreos, os pesquisadores começam com precursores líquidos de polímeros vítreos e os misturam com um líquido iônico. Esta mistura é então exposta à luz ultravioleta em um molde, o que “cura” o material. Após a remoção do molde, o gel vítreo permanece.
“O líquido iônico funciona como um solvente, semelhante à água, mas composto inteiramente por íons”, explica Dickey. “Normalmente, quando se adiciona um solvente a um polímero, ele separa as cadeias poliméricas, tornando o polímero maleável e elástico. Isso é o que torna uma lente de contato molhada flexível, ao contrário de uma lente seca. Nos géis vítreos, o solvente separa as cadeias moleculares no polímero, permitindo a elasticidade como em um gel. No entanto, os íons no solvente são fortemente atraídos pelo polímero, o que impede o movimento das cadeias.
Essa falta de movimento é o que os torna vítreos. O resultado final é um material duro devido às forças atrativas, mas ainda capaz de se esticar devido ao espaçamento adicional.” Os pesquisadores descobriram que é possível produzir géis vítreos usando diferentes polímeros e líquidos iônicos, embora nem todos os tipos de polímeros sejam adequados. “Polímeros carregados ou polares têm potencial para gerar géis vítreos, pois são atraídos pelo líquido iônico”. Nos testes realizados, os géis vítreos não evaporam ou secam, mesmo contendo de 50 a 60% de líquido.
“Uma das características mais intrigantes dos géis vítreos é sua alta adesão”, observa Dickey. “Embora entendamos o que os torna duros e elásticos, só podemos especular sobre o que os torna tão pegajosos.” Os pesquisadores acreditam que os géis vítreos têm potencial para diversas aplicações práticas devido à sua facilidade de fabricação. “A criação de géis vítreos é um processo simples que pode ser realizado através de moldagem ou impressão 3D”. “Ao contrário de plásticos com propriedades mecânicas similares, que exigem várias etapas de produção, os géis vítreos podem ser fabricados de maneira mais direta.”
O estudo, intitulado “Glassy Gels Toughened by Solvent”, será publicado em 19 de junho de 2024 na revista Nature. O co-autor principal do estudo é Xun Xiao, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill.
Fonte: gazetabrasil
