Pesquisa liderada pelo Professor Ton Peijs do WMG da University of Warwick e pelo Professor Cees Bastiaansen da Queen Mary University de Londres, desenvolveu uma técnica de processamento que pode criar um filme de polietileno transparente que pode ser mais forte como o alumínio, mas com uma fração do peso, e que poderia ser usado em vidros, pára-brisas, viseiras e visores de maneiras que adicionam força e resiliência enquanto reduzem o peso.

Em um novo artigo de pesquisa intitulado "Filmes de polietileno de alta resistência transparentes semelhantes a vidro por ajuste de temperatura de desenho." Publicado online hoje - 1º de abril de 2019 - no jornal Polímero , os autores mostram que depois de selecionar cuidadosamente o tipo de polietileno e ajustar a temperatura durante a criação de filmes de polietileno orientado, um equilíbrio pode ser criado que produz um material transparente altamente útil e leve com uma resistência e resiliência significativas se aproximando, e de certa forma, excedendo a dos metais.

Anteriormente, qualquer pessoa procurando substituir vidros pesados ​​e muitas vezes quebradiços por um plástico transparente olhou para plásticos transparentes convencionais como policarbonato (PC) e poli (metilmetacrilato) (PMMA), ambos os quais possuem desempenho mecânico relativamente insatisfatório em comparação com um material de engenharia como o alumínio.

Os métodos atuais de criação de filmes plásticos de alta resistência, como trefilação a quente de polietileno de alta densidade (HDPE), podem levar a materiais que podem competir ou mesmo superar os materiais de engenharia tradicionais, como metais.

"A microestrutura dos polímeros antes do desenho lembra muito a de uma tigela de espaguete cozido ou macarrão, enquanto depois de esticar ou desenhar as moléculas ficam alinhadas de uma forma semelhante à do espaguete cru, o que significa que eles podem carregar mais carga ", explica Yunyin Lin, um Ph.D. aluno da equipe dos professores Peijs e Bastiaansen.

Contudo, materiais de polietileno estirado normalmente têm uma aparência opaca devido a defeitos e vazios introduzidos pelo processo de estiramento, limitação de aplicações onde tanto as propriedades mecânicas quanto a transparência óptica são necessárias.

Algum sucesso foi alcançado recentemente com o uso de aditivos altamente específicos em materiais PEAD trefilados a quente, que podem então produzir 90% de transparência e, ao mesmo tempo, alta resistência. Contudo, a equipe de pesquisa liderada pelos professores Peijs e Bastiaansen agora desenvolveu uma nova técnica de pós-fabricação para HDPE que confere força e resiliência enquanto preserva a transparência sem o uso de aditivos.

Os pesquisadores pegaram folhas de polietileno de HDPE e retiraram essas folhas em uma faixa de temperaturas abaixo da temperatura de fusão do HDPE. Ajustando a temperatura do desenho, eles alcançaram uma transparência de 90% na faixa visível. Contudo, o melhor equilíbrio entre resistência e transparência foi alcançado em temperaturas de desenho entre 90 e 110 graus centígrados.

O Professor Ton Peijs da WMG da Universidade de Warwick disse:

"Esperamos que uma maior mobilidade da cadeia de polímero nessas altas temperaturas de extração seja responsável pela criação de menos defeitos nos filmes trefilados, resultando em menos dispersão de luz por defeitos e, portanto, uma maior clareza "

Os filmes altamente transparentes possuem uma resiliência máxima ou Módulo de Young de 27 GPa e uma resistência à tração máxima de 800 MPa ao longo da direção de desenho, ambos são mais de 10 vezes maiores do que os de plásticos PC e PMMA. Para comparação, o alumínio tem um módulo de Young de 69 GPa e a liga de alumínio de grau aeroespacial pode ter resistência à tração de até cerca de 500 MPa. Contudo, o polietileno tem uma densidade de menos de 1000 kg / m3, enquanto o alumínio tem uma densidade de cerca de 2700 kg / m3, o que significa que, com base no peso, essas películas de polímero transparente de alta resistência podem superar esses metais.

O Professor Ton Peijs do WMG da University of Warwick conclui que:

"Nossos resultados mostraram que uma ampla janela de processamento variando de 90 ° C a 110 ° C pode ser usada para ajustar o equilíbrio necessário entre o desempenho óptico e mecânico. baixo custo, altamente transparente, filmes HDPE de alta resistência e alta rigidez podem ser usados ​​em laminados e compostos laminados, substituir ou fortalecer o vidro tradicional inorgânico ou polimérico para aplicações em vidros automotivos, edifícios, pára-brisas, viseiras, exibe etc. "