p (PhysOrg.com) - No mundo super pequeno das nanoestruturas, uma equipe de cientistas de polímeros e engenheiros da Universidade de Massachusetts Amherst descobriram como fazer reparos em nanoescala em uma superfície danificada equivalente a preencher um pára-lama riscado de carro, em vez de repassar a superfície inteira. O trabalho baseia-se em uma previsão teórica da engenheira química e co-autora Anna Balazs da Universidade de Pittsburgh. p A descoberta deles é relatada esta semana na edição atual da Nature Nanotechnology . A nova técnica tem muitas implicações práticas, especialmente que reparar uma superfície danificada com este método exigiria quantidades significativamente menores de material, evitando a necessidade de revestir superfícies inteiras quando apenas uma pequena fração está rachada, diz o líder da equipe e cientista de polímero da UMass Amherst, Todd Emrick.

p "Isso é particularmente importante porque mesmo pequenas fraturas podem levar à falha estrutural, mas nossa técnica fornece um reparo forte e eficaz. mecanismos eficientes de revestimento e reparo estão difundidos hoje em tudo, desde asas de avião a materiais microeletrônicos e dispositivos de implantes biológicos, " ele adiciona.

p Em nanoescala, áreas danificadas normalmente possuem características bastante distintas de sua superfície circundante não danificada, incluindo topografia diferente, características de umedecimento, rugosidade e até mesmo funcionalidade química, Emrick explica. Ele adiciona, "Anna Balazs previu, usando simulação de computador, que se as nanopartículas fossem mantidas em um certo tipo de microcápsula, eles iriam sondar uma superfície e liberar nanopartículas em certas regiões específicas dessa superfície, "efetivamente permitindo um reparo pontual.

p Esta visão de cápsulas testando e liberando seu conteúdo de uma forma inteligente, moda desencadeada, conhecido como "reparar e seguir em frente, "é característico do processo biológico, como nos glóbulos brancos, Emrick acrescenta.

p Ele diz que o trabalho experimental para apoiar o conceito exigiu uma visão da química, aspectos físicos e mecânicos do encapsulamento de materiais e liberação controlada, e foi alcançado pela colaboração entre três laboratórios de materiais poliméricos em UMass Amherst, liderado por Alfred Crosby, Thomas Russell e ele mesmo.

p Os pesquisadores mostram como o uso de um surfactante de polímero estabiliza as gotículas de óleo na água (em gotículas de emulsão ou cápsulas), encapsulando nanopartículas de forma eficiente, mas de uma maneira em que possam ser liberados quando desejado, uma vez que a parede da cápsula é muito fina.

p "Descobrimos então que as cápsulas contendo nanopartículas rolam ou deslizam sobre substratos danificados, e muito seletivamente depositar seus conteúdos de nanopartículas nas regiões danificadas (rachadas). Como as nanopartículas que usamos são fluorescentes, sua localização nas regiões rachadas é claramente evidente, assim como a seletividade de sua localização. "

p Usando deposição rápida e seletiva de material sensor em regiões danificadas, seu trabalho inovador também fornece um método preciso para detectar substratos danificados, ele enfatiza. Finalmente, as novas técnicas de encapsulamento permitem a entrega de objetos hidrofóbicos em um sistema à base de água, excluindo ainda a necessidade de solventes orgânicos em processos industriais que são desfavoráveis ​​do ponto de vista ambiental.

p Emrick diz, "Tendo percebido o conceito experimentalmente, olhando para o futuro, agora esperamos demonstrar a recuperação das propriedades mecânicas de objetos revestidos, ajustando a composição das nanopartículas sendo entregues. "