Imagine um pneu que pode sarar após ser perfurado ou um elástico que nunca se rompeu.

Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson desenvolveram um novo tipo de borracha que é tão resistente quanto a borracha natural, mas também pode autocurar.

A pesquisa é publicada em Materiais avançados .

Materiais de autocura não são novos - pesquisadores da SEAS desenvolveram hidrogéis de autocura, que dependem da água para incorporar ligações reversíveis que podem promover a cura. Contudo, a engenharia de propriedades de autocura em materiais secos - como borracha - provou ser mais desafiadora. Isso ocorre porque a borracha é feita de polímeros, muitas vezes conectados por permanentes, ligações covalentes. Embora esses laços sejam incrivelmente fortes, eles nunca se reconectarão depois de quebrados.

Para tornar uma borracha autocurável, a equipe precisava fazer as ligações que conectam os polímeros reversíveis, para que os laços pudessem ser quebrados e reformados.

"Pesquisas anteriores usaram ligações de hidrogênio reversíveis para conectar polímeros para formar uma borracha, mas ligações reversíveis são intrinsecamente mais fracas do que ligações covalentes, "disse Li-Heng Cai, um pós-doutorado na SEAS e autor correspondente do artigo. "Isso levantou a questão, podemos fazer algo difícil, mas ainda podemos autocurar? "

Cai, junto com Jinrong Wu, um professor visitante da Universidade de Sichuan, China, e o autor sênior David A. Weitz, Mallinckrodt Professor de Física e Física Aplicada, desenvolveu uma borracha híbrida com ligações covalentes e reversíveis.

O conceito de misturar ligações covalentes e reversíveis para fazer um borracha autocurativa foi proposta em teoria por Cai, mas nunca mostrada experimentalmente porque as ligações covalentes e reversíveis não gostam de se misturar.

"Esses dois tipos de vínculos são intrinsecamente imiscíveis, como óleo e água, "disse Cai.

Então, os pesquisadores desenvolveram uma corda molecular para amarrar esses dois tipos de ligações. Esta corda, chamados de polímeros ramificados aleatoriamente, permite que duas ligações anteriormente não misturáveis ​​sejam misturadas homogeneamente em uma escala molecular. Ao fazer isso, eles foram capazes de criar um difícil, borracha auto-regenerativa.

A borracha típica tende a rachar em certo ponto de tensão quando a força é aplicada. Quando esticado, borracha híbrida desenvolve as chamadas manias em todo o material, uma característica semelhante a rachaduras, mas conectada por fios fibrosos. Essas manias redistribuem o estresse, portanto, não há ponto localizado de estresse que possa causar falha catastrófica. Quando o estresse é liberado, o material volta à sua forma original e as manias curam.

O Escritório de Desenvolvimento de Tecnologia de Harvard entrou com um pedido de patente para a tecnologia e está buscando ativamente oportunidades de comercialização.

A capacidade de autocura é atraente para uma ampla variedade de produtos de borracha.

“Imagine que pudéssemos usar este material como um dos componentes para fazer um pneu de borracha, "disse Wu." Se você tiver um corte no pneu, este pneu não teria que ser substituído imediatamente. Em vez de, ele se autocuraria ao dirigir o suficiente para lhe dar margem de manobra para evitar danos dramáticos. "

"Ainda há muito a fazer, "disse Weitz." Para a ciência dos materiais, não é totalmente compreendido por que essa borracha híbrida exibe manias quando esticada. Para engenharia, as aplicações da borracha híbrida que aproveitam sua combinação excepcional de transparência óptica, dureza, e a capacidade de autocura ainda precisa ser explorada. Além disso, o conceito de usar design molecular para misturar ligações covalentes e reversíveis para criar um elastômero híbrido homogêneo é bastante geral e deve permitir o desenvolvimento de polímeros de autocura de uso prático. "