Pegando uma sugestão do Universo Marvel, os pesquisadores relatam que desenvolveram um material polimérico de autocura com um olho na eletrônica e na robótica macia que pode se auto-reparar. O material é elástico e transparente, conduz íons para gerar corrente e poderia um dia ajudar seu smartphone quebrado a voltar a funcionar.

Os pesquisadores apresentarão seus trabalhos hoje no 253º Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS).

"Quando eu era jovem, meu ídolo era Wolverine dos X-Men, "Chao Wang, Ph.D., diz. "Ele poderia salvar o mundo, mas apenas porque ele poderia curar a si mesmo. Um material de autocura, quando esculpido em duas partes, podem voltar juntos como se nada tivesse acontecido, assim como nossa pele humana. Venho pesquisando como fazer uma bateria de íon de lítio com autocura, então quando você deixa cair seu telefone celular, ele poderia se consertar e durar muito mais tempo. "

A chave para a autorreparação está na ligação química. Existem dois tipos de ligações nos materiais, Wang explica. Existem ligações covalentes, que são fortes e não se reformam facilmente depois de quebrados; e ligações não covalentes, que são mais fracos e mais dinâmicos. Por exemplo, as ligações de hidrogênio que conectam as moléculas de água umas às outras são não covalentes, quebrando e reformando constantemente para dar origem às propriedades fluidas da água. "A maioria dos polímeros de autocura formam ligações de hidrogênio ou coordenação metal-ligante, mas eles não são adequados para condutores iônicos, "Wang diz.

A equipe de Wang na Universidade da Califórnia, Riverside, virou-se para um tipo diferente de ligação não covalente chamada de interação íon-dipolo, uma força entre íons carregados e moléculas polares. "As interações íon-dipolo nunca foram usadas para projetar um polímero de autocura, mas acontece que eles são particularmente adequados para condutores iônicos, "Diz Wang. A ideia principal do design no desenvolvimento do material era usar um polar, polímero elástico, poli (fluoreto de vinilideno-co-hexafluoropropileno), além de um celular, sal iônico. As cadeias de polímero estão ligadas entre si por interações íon-dipolo entre os grupos polares no polímero e o sal iônico.

O material resultante pode esticar até 50 vezes seu tamanho normal. Depois de ser dividido em dois, o material foi costurado automaticamente de volta por completo em um dia.

Como um teste, os pesquisadores geraram um "músculo artificial" ao colocar uma membrana não condutora entre duas camadas do condutor iônico. O novo material respondeu a sinais elétricos, trazendo movimento para esses músculos artificiais, assim chamado porque os músculos biológicos se movem de maneira semelhante em resposta a sinais elétricos (embora os materiais de Wang não sejam destinados a aplicações médicas).

Para a próxima etapa, os pesquisadores estão trabalhando na alteração do polímero para melhorar as propriedades do material. Por exemplo, eles estão testando o material em condições adversas, como alta umidade. "Polímeros de autocura anteriores não funcionaram bem em alta umidade, Wang diz. "A água entra lá e bagunça as coisas. Ela pode alterar as propriedades mecânicas. No momento, estamos aprimorando as ligações covalentes dentro do próprio polímero para preparar esses materiais para aplicações no mundo real."