Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign aprimoraram a técnica de polimerização frontal, onde uma pequena quantidade de calor desencadeia uma onda de reação em movimento que produz um material polimérico. O novo método permite uma gama mais ampla de materiais com melhor controle sobre suas propriedades térmicas e mecânicas.

O papel, "Síntese Rápida de Elastômeros e Termofixos com Propriedades Termomecânicas Ajustáveis, "foi publicado em Letras Macro ACS e selecionado como escolha dos editores ACS.

"A maior parte das pesquisas anteriores analisou materiais mais rígidos. Este artigo é a primeira vez que a polimerização frontal foi usada para sintetizar um material de borracha, "disse Nancy Sottos, Presidente da Maybelle Leland Swanlund e chefe do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, que também lidera o Grupo de Sistemas de Materiais Autônomos no Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada. "A nova técnica nos permite ter mais controle e faz materiais com boas propriedades de engenharia em termos de resistência e rigidez."

Os pesquisadores usaram uma mistura de dois monômeros, 1, 5-ciclooctadieno e diciclopentadieno, para criar materiais sob medida para uma ampla gama de aplicações.

“Esses materiais são quimicamente semelhantes aos usados ​​em pneus, "disse Leon Dean, um estudante de pós-graduação no Grupo Sottos, que faz parte do AMS. "Convencionalmente, a síntese de borrachas requer um solvente orgânico, várias etapas, e muita energia, que não é amigo do ambiente. Nosso método de fabricação sem solvente acelera o processo e reduz o consumo de energia. "

Usando esta técnica, os pesquisadores foram capazes de fazer materiais que demonstram uma mão de polímero com memória de forma. O efeito de memória de forma ocorre quando um polímero pré-deformado é aquecido além de sua temperatura de transição vítrea, que é o ponto em que o polímero muda de um disco rígido, material vítreo para um macio, material emborrachado. A mudança sequencial na forma foi possibilitada pelas diferenças na temperatura de transição vítrea entre cada camada.

"Fizemos um material em camadas no formato de uma mão, onde cada camada tinha diferentes quantidades dos dois monômeros e, portanto, diferentes temperaturas de transição vítrea, "disse Qiong Wu, um pós-doutorado no Grupo Moore, que também faz parte do AMS. "Quando você aquece o polímero acima da temperatura de transição vítrea mais alta e o resfria, ele forma um punho. Conforme você aumenta a temperatura novamente, os dígitos do punho abrem sequencialmente. "

Os pesquisadores esperam desenvolver ainda mais essa técnica, melhorando seu controle sobre as propriedades do polímero. "Embora tenhamos demonstrado a capacidade de ajuste de várias propriedades em uma ampla gama, continua sendo um desafio ajustar cada propriedade individualmente, "Wu disse.

"Ampliar a técnica também será um desafio, "Dean disse." A maior parte do nosso trabalho foi feito em escala de laboratório. Contudo, na fabricação em grande escala, há uma competição entre a polimerização em massa e a polimerização frontal. "

"Este estudo demonstra o que há de melhor no Instituto Beckman, "disse Jeff Moore, uma cadeira dotada de Ikenberry, um professor de química, e o diretor do Instituto Beckman. “Reuniu dois grupos que têm diferentes perspectivas sobre um problema, mas compartilham um objetivo comum. "

Omar Alshangiti, um graduando no Grupo Moore, também fez uma contribuição significativa para o estudo, investigando combinações de monômeros adequadas, preparando a maioria das amostras e medindo todos os parâmetros do processo de polimerização frontal.