Inspirado pela natureza, Cientistas chineses produziram um análogo sintético da borracha natural vulcanizada. Seu material é tão resistente e durável quanto o original. No jornal Angewandte Chemie , eles revelam o segredo de seu sucesso:cadeias de proteínas curtas anexadas às cadeias laterais do esqueleto do polímero garantem uma ligação cruzada física estável e dão ao material um efeito de "auto-reforço" sob tensão. Em contraste com as borrachas convencionais, é muito mais fácil reciclar.

A borracha natural consiste em uma variedade de polímeros elásticos que são processados ​​para uso em pneus, a indústria automobilística, e commodities como colchões de borracha. Embora algumas borrachas sintéticas, os poliisoprenos, têm a mesma estrutura de cadeia principal da borracha natural, borrachas naturais vulcanizadas ainda são claramente superiores porque são significativamente mais fortes e resistentes. A razão para isso é um efeito espontâneo de "auto-reforço", um enrijecimento reversível do material sob tensão mecânica. Este fenômeno é conhecido como cristalização de tensão. Sabe-se que componentes polares especiais - proteínas e fosfolipídios ligados não covalentemente - nas extremidades das cadeias de polímero desempenham um papel neste alto grau de tenacidade.

A funcionalização das pontas das cadeias pode ser um meio de melhorar as propriedades mecânicas das borrachas sintéticas, mas métodos sintéticos adequados têm sido escassos. Pesquisadores liderados por Yun-Xiang Xu e Guangsu Huang na Universidade de Sichuan em Chengdu, China, agora encontraram uma técnica. Ao usar um sistema catalítico já estabelecido com base em elementos de terras raras e especiais, precursores estabilizados, eles produziram com sucesso cadeias de polímero muito longas de unidades de isopreno com um alto grau de ligação cis dentro da espinha dorsal e um grande número de cadeias laterais com grupos hidroxila polares no final. A ideia era imitar a borracha natural anexando biomoléculas a esses grupos hidroxila para fornecer reticulação física das cadeias poliméricas.

Inspirado na alta estabilidade e força da seda de aranha, os pesquisadores optaram por usar cadeias poliméricas curtas (oligopeptídeos) feitas de quatro moléculas do aminoácido alanina. É conhecido que tais oligoalaninas formam estruturas de folha β tipo acordeão que constituem os componentes duros da seda, proporcionando-lhe resistência e estabilidade térmica.

Como as cadeias de peptídeo e poliisopreno não são miscíveis, as cadeias de peptídeos agregam-se preferencialmente. Este efeito resulta na desejada reticulação física das cadeias de poliisopreno. A resistência e a tenacidade das novas borrachas sintéticas aumentam muito sem comprometer sua elasticidade. Além disso, o material demonstra auto-reforço significativo por meio da cristalização de tensão. Suas propriedades correspondem bem às da borracha natural vulcanizada.

Como a vulcanização convencional não é necessária neste processo, a reciclabilidade dessas novas borrachas de poliisopreno de alto desempenho é significativamente melhorada. Desta maneira, as vastas quantidades de borracha pouco reciclável despejadas em aterros ou queimadas com alto custo para o meio ambiente podem ser reduzidas no futuro.