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Plásticos que mudam de cor quando sofrem Stress

Polímero Sofrendo Stress. Fonte:  D. Stevenson, A. Jerez, A. Hamilton, and D. Davis

Foto em etapas de um polímero que muda de cor sofrendo stress

Pesquisadores criaram um plástico sólido capaz de mudar de cor quando sofre stress mecânico. Indo mais a fundo, a descoberta pode fazer com que os plásticos sinalizem quando estão para quebrar ou inicie uma reação química desenvolvida para fortalecê-los quando estão sob muito stress.

Esse não é o primeiro material inteligente que sente e responde ao seu meio. Por exemplo, cientistas criaram um plástico auto-reparador contendo pequenas cápsulas que se rompem se uma rachadura se desenvolve, liberando catalizador para refazer o plástico. Mas pesquisadores também gostariam de desenvolver a auto-reparação em moléculas individuais do polímero que faz o plástico.

Em um esforço para fazê-lo, pesquisadores liderados pelo químico Jeffrey Moore e pela cientista de materiais Nancy Sottos na University of Illinois, estiveram trabalhando para equipar polímeros com a capacidade de sentir e responder ao stress mecânico.

Há 2 anos atras, alguns membros do time atual demonstraram que poderiam colocar pequenas moléculas em formato de anel que eles chamaram de “macanoforos” no centro das cadeias poliméricas. Esses anéis se romperiam em resposta à força mecânica mudando a cor do polímero. Mas os mecanoforos funcionaram apenas quando o polímero estava em solução, após os pesquisadores estressá-los com ultra-som de alta intensidade.

Para o estudo atual, Moore, Sottos, e sua equipe quiseram verificar se a mesma estratégia funcionaria para polímeros sólidos. Uma preocupação, no entanto, estava em saber se os polímeros iriam se quebrar em pontos aleatórios devido ao stress extremo . Se acontecesse, os macanoforos ficariam intactos e não causariam mudança de cor. Porém, na revista Nature eles informaram que os mecanoforos funcionaram do jeito esperado em sólidos.

Por fim, esse tipo de polímeros que mudam de cor poderiam ser usados como cobertura em qualquer coisa, desde pontes até asas de aviões, avisando aos engenheiros quando a estrutura vital está próxima de romper. Também seria possível, usando a mesma estratégia, desenvolver uma grande variedade de outros mecanoforos que executam diferentes funções, como iniciar uma reação de auto-reparação, e os inserir em moléculas de polímeros. “O mais excitante é que isso é apenas uma ideia geral” Diz Sottos.

Existem diversas aplicações prontas e esperando por polímeros que respondam mecanicamente, diz o químico Chris Bielawski da University of Texas, Austin. Para iniciantes, quando materiais como metais ou concreto começam a falhar, eles demonstram sinais típicos de stress e fadiga, como pequenas rachaduras. Mas os plásticos geralmente oferecem poucos sinais antes de se romperem. O novo polímero que muda de cor pode fazer com que os plásticos mostrem onde eles estão sofrendo stress indevido.

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Fonte: Science AAAS

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