Assinaturas térmicas para um Teflon amorfo ultraestável. (A) Fluxo de calor versus temperatura para um filme de Teflon amorfo VPD de 675 nm de espessura em diferentes taxas de resfriamento. (B) Logaritmo da taxa de resfriamento versus 1 / Tf e um ajuste VFT aos dados. (C) Curva de fluxo de calor para um material de Teflon amorfo VPD de 300 nm depositado a 95 ° C. Imagens reproduzidas com permissão de Yoon et al. (7). Copyright 2017 American Chemical Society. Crédito: Avanços da Ciência 21 de dezembro de 2018:Vol. 4, não. 12, eaau5423
Greg McKenna, Horn Professor e John R. Bradford Chair do Departamento de Engenharia Química da Universidade Edward E. Whitacre Jr. da Faculdade de Engenharia da Texas Tech University, publicou seu artigo, "Testando o Paradigma de uma Transição de Vidro Ideal:Dinâmica de um Vidro Polimérico Ultraestável, "no jornal Avanços da Ciência . Os resultados do artigo vão contra teorias antigas.
"O trabalho está, na verdade, desafiando as teorias da transição vítrea, "McKenna disse." Isso é realmente importante porque se você estiver voando em um avião, e as peças são feitas com compósitos à base de polímeros, você gostaria de ser capaz de prever quanto tempo eles vão durar e fazer isso de forma mais eficaz. Para fazer isso, você tem que ter teorias corretas dos materiais que está usando. É realmente fundamental, mas também aplicou questões envolvidas. "
Para testar a teoria, McKenna e seu ex-aluno de graduação, Heedong Yoon, que se formou em maio e é listado como o primeiro autor do artigo, descobriram um material que age como se tivesse centenas de milhões de anos, mesmo que seja tecnicamente um novo material.
"Descobrimos que poderíamos fazer uma deposição de vapor - um processo no qual um material polimérico é forçado a um estado de vapor e condensado em um substrato em uma temperatura característica, onde a reação química ou conversão ocorre para formar um material sólido - neste caso, um vidro de Teflon amorfo, - disse McKenna. - Acontece que este vidro estava em um estado como se existisse por 100 milhões de anos. O desafio, porém, foi que fizemos apenas alguns, no máximo, microgramas, às vezes nanogramas, de material. Queríamos testar a dinâmica desses materiais, mas como fazemos isso? "
A resposta foi encontrada em um artigo de 2005, ex-professor de engenharia química da Texas Tech, Paul O'Connell e McKenna, publicado na revista. Ciência .
"Acontece que, em 2005, tínhamos feito essa pesquisa por outro motivo, para estudar materiais em nanoescala, "McKenna disse." Portanto, temos um método chamado Método de Inflação de Nanobubble Texas Tech, uma técnica experimental para medir as propriedades viscoelásticas de filmes de polímero ultrafinos. Fomos capazes de adaptar isso para testar essas quantidades de nanograma de material. O que descobrimos foi que fomos capazes de caracterizar a resposta viscoelástica, ou a dinâmica do material, todo o caminho até a temperatura Kauzmann, ou temperatura ideal do vidro.
"Pudemos mostrar que as teorias da transição vítrea, que dizemos divergir, está errado. Essas teorias estão circulando desde a década de 1920. Há algumas pessoas que realmente não gostam de nossos resultados porque vão contra o que é de conhecimento comum e também teorizado por quase 100 anos. "
As descobertas de McKenna podem ajudar as pessoas que fazem polímeros a prever melhor seu comportamento em aplicações de longa data.
"Se os engenheiros quiserem ser sofisticados em seus projetos de aeronaves e no uso desses materiais para aplicações avançadas, como ir para Marte, então eles realmente precisam saber como os polímeros evoluem com o tempo, - disse McKenna. - Se o que fizemos está certo, isso significa que os polímeros estão evoluindo mais rápido do que as pessoas podem pensar, e eles realmente precisam levar isso em consideração ao projetar materiais para tudo, desde microeletrônica e automóveis até espaçonaves avançadas - sempre que um desempenho de longo prazo for necessário. "
