Polímeros reticulados são estruturas em que grandes cadeias moleculares estão ligadas entre si, conferindo propriedades mecânicas excepcionais e resistência química ao produto final. Contudo, sua modificação não é fácil. Agora, cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio desenvolveram um método que permite a fusão de diferentes polímeros facilmente, permitindo o ajuste preciso das propriedades do material final, selecionando polímeros de base apropriados e misturando-os na proporção certa.

Polímeros, grandes cadeias moleculares compostas de pequenas subunidades repetidas, podem ser encontrados ao nosso redor e também dentro de nós. DNA e proteínas são alguns polímeros naturais familiares. Em contraste, polímeros sintéticos, como plásticos, foram produzidos pela primeira vez há cerca de um século, mas, desde então, encontraram seu caminho em nossa vida cotidiana por causa de suas propriedades surpreendentes. Os polímeros podem ser adaptados de acordo com suas subunidades constituintes para conferir-lhes muitas características desejáveis, como resistência mecânica, extensibilidade, permeabilidade, e assim por diante.

Outra forma de obter ainda mais funcionalidades em polímeros é reticulá-los. Polímeros reticulados (CPLs) são polímeros que são ligados entre si usando moléculas de reticulação especiais. Certos CPLs exibem propriedades excelentes devido às suas estruturas tridimensionais interligadas. Motivado pelas aplicações potenciais, uma equipe de pesquisa do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) liderada pelo professor Hideyuki Otsuka alcançou recentemente um avanço neste campo:eles conseguiram fazer a ligação cruzada de diferentes CPLs por meio de uma abordagem sem precedentes. "O desenvolvimento de um novo método para fundir diferentes CPLs traria uma revolução no campo, como suas propriedades mecânicas podem ser facilmente e sistematicamente ajustadas em um processo operacionalmente simples, "explica Otsuka.

Os pesquisadores alcançaram esse objetivo trocando as coisas na molécula de reticulação que usaram. Para que uma CPL tenha recursos de autocura, que é muito atraente para muitas aplicações, os polímeros devem ser unidos pelo que é conhecido como ligações covalentes dinâmicas. Essas ligações também permitem a fusão de diferentes tipos de CPLs, mas as moléculas de carbono usadas nos ligantes disponíveis atualmente são propensas a oxidar, o que complica a fusão e o processamento de CPLs em massa. O que esta equipe de pesquisa fez foi empregar uma molécula ligante, chamado BiTEMPS, que reticula polímeros através de uma ligação covalente enxofre-enxofre central (S-S). Esta ligação pode ser temporariamente clivada pela metade em temperaturas superiores a 80 ° C, que permite a troca entre diferentes polímeros nas extremidades livres, chamados radicais TEMPS (ver Figura 1). Por meio desse processo de clivagem e reintegração, CPLs diferentes podem ser fundidos. Uma das principais vantagens dos radicais TEMPS é que eles são altamente estáveis ​​contra o oxigênio, o que significa que todo o processamento pode ser feito sem a necessidade de cuidados com oxigênio.

Para provar a utilidade de sua abordagem, os pesquisadores cruzaram dois tipos de CPLs, um deles muito mais elástico que o outro. Ao prensar a quente sua mistura, eles conseguiram fundir os CPLs juntos, e as propriedades mecânicas do material final dependiam da proporção dos CPLs brutos usados. "As propriedades mecânicas das amostras fundidas podem ser amplamente ajustadas para torná-las tão macias e elásticas quanto desejado. Como a variedade de polímeros disponíveis é quase infinita, deve ser possível gerar materiais que exibam um amplo espectro de propriedades físicas usando nosso método, escolhendo criteriosamente as composições de polímero apropriadas e proporções de mistura, "conclui Otsuka. Este método inovador irá avançar significativamente no campo das CPLs, permitindo o desenvolvimento de materiais altamente personalizados para aplicações especializadas.