Painel superior:Imagens de microscópio óptico de amostras danificadas (esquerda) e reparadas (direita) de um dos materiais no ar a 25 ° C. Um filme foi rompido por uma lâmina de barbear e depois deixado no ar por 5 minutos para cicatrização. Painel inferior:Imagens de microscópio óptico de amostras danificadas (esquerda) e reparadas (direita) de um dos filmes em água a 25 ° C. O filme foi rompido por uma lâmina de barbear e depois deixado em água por 5 minutos para cicatrizar. Crédito:RIKEN
Um grupo de pesquisa da RIKEN e da Universidade de Kyushu desenvolveu um novo tipo de material, com base no etileno, que exibe uma série de propriedades úteis, como autocura e memória de forma. Notavelmente, alguns dos materiais podem se autocurar espontaneamente, mesmo em água ou soluções ácidas e alcalinas. O novo material é à base de etileno, um composto que é a fonte de grande parte do plástico em uso hoje.
Materiais que podem se auto-curar se tornaram uma área popular de pesquisa durante a última década, e uma variedade de materiais foram desenvolvidos. Contudo, a maioria dos materiais de autocura relatados até agora contam com designs sofisticados que incorporam mecanismos químicos em redes de polímeros, como a formação de ligação covalente irreversível ou reversível, ligação de hidrogênio, interações metal-ligante, ou interações iônicas. Como resultado, eles requerem algum estímulo externo, como calor ou pressão, para levá-los a curar, e na maioria dos casos, eles não funcionam na água, soluções ácidas ou alcalinas porque as redes químicas não podem sobreviver a tais condições. O ideal é criar um material que possua resistência suficiente e possa autocurar-se de maneira autônoma em várias condições.
Para a presente pesquisa, publicado no Jornal da American Chemical Society , os pesquisadores usaram um catalisador à base de escândio, um metal raro, para criar polímeros compostos por sequências alternadas de etileno e anisilpropilenos e segmentos mais curtos de etileno-etileno pela copolimerização de etileno e anisilpropilenos. Esta nova classe bem definida, poliolefinas funcionalizadas variam de materiais viscoelásticos macios - materiais que podem ser elásticos, mas também exibem propriedades semelhantes a líquido - a elastômeros resistentes, que podem ser esticadas, mas retornam às suas formas originais, e plásticos rígidos. Os copolímeros de elastômero eram muito elásticos, e difícil, e também mostrou notável propriedade de autocura, como eles autocuraram automaticamente quando submetidos a danos mecânicos, não apenas em um ambiente seco, mas também em água e soluções aquosas ácidas e alcalinas, sem a necessidade de qualquer energia ou estímulo externo.
De acordo com Zhaomin Hou, do RIKEN Center for Sustainable Resource Science e do RIKEN Cluster for Pioneering Research, que liderou a equipe de pesquisa, "Aprendemos com nosso trabalho anterior que um catalisador de escândio seria uma maneira útil de criar os copolímeros de etileno e anisilpropilenos, mas ficamos surpresos com as propriedades especiais que essa classe de materiais exibia. Estamos ansiosos para trabalhar para encontrar aplicações para esses diferentes filmes, que pode ser feito facilmente de etileno e outras olefinas. "
uma. Um filme foi cortado em um logotipo RIKEN e pintado, (forma permanente a 20 ºC). b. A amostra em forma de RIKEN foi deformada a 50 ° C e a forma temporária deformada foi fixada por resfriamento a 20 ° C. c. A forma temporária deformada foi colocada em um banho de água a 50 ° C. d. A forma permanente (original) foi recuperada em 5 segundos no banho de água a 50 ° C. Crédito:RIKEN