Cientistas do Laboratório de Processamento de Compósitos Avançados (LPAC) da EPFL e do Jardim Botânico da Universidade de Freiburg estudaram como a planta do linho se cura após ter sido ferida. Como parte de um projeto de pesquisa interdisciplinar da UE, eles mediram as mudanças nas propriedades mecânicas da planta, como rigidez e amortecimento, e examinou os mecanismos de autorreparação da planta. Como as fibras naturais estão sendo cada vez mais usadas para fazer materiais compostos, compreender como esses mecanismos funcionam pode ajudar os cientistas a desenvolver materiais de autocura com melhor desempenho, baseando-se em métodos inspirados pela natureza.

A pesquisa foi publicada recentemente em PLOS ONE .

Imagine a pintura de um carro que pode se reparar automaticamente após um arranhão, ou um revestimento resistente à corrosão que pode se restaurar automaticamente após ser descascado. Estas são apenas duas das novas aplicações promissoras para materiais de autocura - embora muitos obstáculos permaneçam. “Cada tipo de material representa um desafio diferente, "diz Véronique Michaud, um dos autores do estudo e chefe do LPAC. “Alguns materiais já podem se regenerar graças a um sistema de líquidos dentro deles. Se o material estiver riscado, o líquido flui para fora e reage com o ar circundante, por exemplo, para preencher o risco. É semelhante a como o sangue coagula se você cortar o dedo. "Mas outros materiais são mais complicados, e o progresso ainda está em fase de laboratório. Isso é especialmente verdadeiro para materiais compostos, que são usados ​​em aeronaves e equipamentos esportivos - e são o foco do trabalho dos cientistas.

Mudanças nas propriedades mecânicas das plantas

Na selva, as plantas devem lidar com uma variedade de tensões, como o vento, chuva e quebra. É por isso que os cientistas decidiram estudar como os caules das plantas de linho mudam depois de cortados. “Escolhemos o linho porque suas fibras já são utilizadas na fabricação de materiais compósitos, e porque é uma planta comum que cresce rapidamente, "diz Michaud. Eles fizeram incisões longitudinais e transversais nas hastes de duas famílias diferentes de plantas de linho e as deixaram crescer por 25 dias ao lado das plantas que não haviam sido cortadas. Eles então mediram as mudanças na rigidez e propriedades de amortecimento das hastes. Os cientistas, que incluiu pesquisadores da EPFL e um pesquisador de pós-doutorado em biologia da Universidade de Freiburg, aplicou uma carga de tração dinâmica nas hastes para medir a quantidade de força necessária para tensioná-las e sua resposta temporal tanto nas hastes intactas quanto nas auto-reparadas. Rigidez e amortecimento também são propriedades que os pesquisadores se esforçam continuamente para melhorar nos materiais; eles devem sempre encontrar a compensação certa entre esses dois fatores, se o objetivo é evitar vibrações desconfortáveis ​​em um carro, certifique-se de que a bicicleta pode passar suavemente sobre lombadas ou desenvolver uma raquete de tênis com boa capacidade de resposta. Os métodos de teste e as máquinas que os cientistas usaram em suas pesquisas com caules de linho são os mesmos usados ​​para testar materiais compostos.

Reações diferentes dependendo do tipo de ferida

Os cientistas também observaram como as hastes cicatrizaram com as incisões. Eles descobriram que a resposta era diferente dependendo se a incisão era longitudinal ou transversal. Para incisões longitudinais, as células vegetais envolveram a ferida e criaram uma espécie de pele, mas o caule não se regenerou. Contudo, para incisões transversais, as células preencheram o espaço criado pela ferida e a curaram quase completamente; as plantas regeneradas recuperaram 95% de suas propriedades mecânicas. Outros testes realizados na Universidade de Freiburg mostraram que os resultados de autocura podem variar de acordo com o tipo de planta e a gravidade dos danos para a planta e sua sobrevivência em seu habitat. Descobriu-se que as plantas auto-curadas não crescem tão altas quanto suas contrapartes intactas, mas eles formaram flores e sementes. Este estudo marca a primeira vez que os cientistas quantificaram as propriedades mecânicas da planta do linho e sua capacidade de regeneração. Também é a primeira vez que os pesquisadores do LPAC realizam testes em plantas usando equipamentos projetados para estudar materiais sintéticos. Os pesquisadores esperam continuar a desenhar a partir de mecanismos que ocorrem na natureza para propor novas estratégias para a criação de materiais compostos.