Os pesquisadores da Universidade de Hokkaido desenvolveram um hidrogel que faz o oposto dos materiais à base de polímeros, como garrafas plásticas, normalmente fazem:seu material endurece quando aquecido e amolece quando resfriado. Suas descobertas, publicado no jornal Materiais avançados , pode levar à fabricação de itens de vestuário de proteção para acidentes de trânsito e esportes.

Takayuki Nonoyama e Jian Ping Gong da Universidade de Hokkaido e seus colegas se inspiraram em como as proteínas permanecem estáveis ​​dentro de organismos que sobrevivem em ambientes de calor extremo, como fontes termais e fontes termais profundas. Normalmente, aquecer proteínas "desnaturantes", alterando sua estrutura e quebrando seus laços. Mas as proteínas dentro dos termófilos permanecem estáveis ​​com o calor, graças às interações eletrostáticas aprimoradas, como ligações iônicas.

A equipe desenvolveu um barato, gel poliacrílico atóxico baseado neste conceito. Um gel composto por polieletrólito poli (ácido acrílico) (PAAc) foi imerso em solução aquosa de acetato de cálcio. O PAAc por si só age como qualquer outro material à base de polímero e amolece quando aquecido. Mas quando o acetato de cálcio é adicionado, Os resíduos laterais do PAAc interagem com as moléculas de acetato de cálcio, de uma forma semelhante ao que acontece dentro das proteínas termófilas, fazendo com que o PAAc aja de maneira muito diferente.

A equipe descobriu que seu gel originalmente uniforme se separa em uma "fase" densa de polímero e outra esparsa conforme a temperatura aumenta. Quando atinge uma temperatura crítica, neste caso, cerca de 60 ° C, a fase densa sofre uma desidratação significativa que fortalece as ligações iônicas e as interações hidrofóbicas entre as moléculas de polímero. Isso faz com que o material se transforme rapidamente de um macio, hidrogel transparente a um rígido, plástico opaco.

O material aquecido era 1, 800 vezes mais rígido, 80 vezes mais forte, e 20 vezes mais resistente do que o hidrogel original. A comutação de soft para rígido era completamente reversível, alternativamente, aquecendo e resfriando o material. Além disso, os cientistas poderiam ajustar a temperatura de comutação ajustando a concentração dos ingredientes.

Eles então demonstraram uma possível aplicação do material combinando-o com um tecido de vidro tecido. Este novo tecido era macio em temperatura ambiente, mas quando foi puxado contra uma superfície de asfalto por cinco segundos a uma velocidade de 80 km / hora, o calor gerado pelo atrito endureceu o material com apenas pequenas abrasões se formando na superfície de contato.

Takayuki Nonoyama diz, "Roupas feitas de tecido semelhante podem ser usadas para proteger as pessoas durante acidentes de trânsito ou relacionados a esportes, por exemplo. Nosso material também pode ser usado como um revestimento de janela que absorve o calor para manter os ambientes internos mais frios. "

"Este gel de polímero pode ser facilmente feito de versátil, matérias-primas baratas e não tóxicas que são comumente encontradas na vida diária. Especificamente, os ácidos poliacrílicos são usados ​​em fraldas descartáveis ​​e os acetatos de cálcio são usados ​​em aditivos alimentares, "Jian Ping Gong acrescentou." Nosso estudo contribui para a pesquisa básica sobre novos polímeros sensíveis à temperatura, e à pesquisa aplicada em materiais inteligentes sensíveis à temperatura. "