Nylon, borracha, silicone, Teflon, PVC - todos esses são exemplos de polímeros feitos pelo homem - longas cadeias de unidades moleculares repetidas que chamamos de monômeros. Embora os polímeros também existam na natureza (pense em lã, seda, ou mesmo cabelo), a invenção de polímeros sintéticos, o mais famoso deles é o plástico, revolucionou a indústria. Luz, elástico, flexível, ainda forte e resistente, polímeros sintéticos são um dos materiais mais versáteis do planeta, usado em tudo, desde roupas a construção, embalagem e produção de energia. Desde o início desta nova era na engenharia de materiais, compreender a influência de forças externas na resistência e estabilidade dos polímeros tem sido crucial para avaliar seu desempenho.

Quando submetido a estresse mecânico, as ligações fracas que mantêm algumas cadeias de polímero juntas são superadas, e um quebra inevitavelmente. Quando isso acontece, um radical livre (uma molécula com um elétron desemparelhado, que é naturalmente instável e muito reativo, chamado de "mecanoradical" neste caso) é gerado. Ao estimar a quantidade de mecanoradicais livres produzidos, podemos inferir a resistência de um material à quantidade de tensão. Embora esse fenômeno seja bem documentado, os cientistas lutaram para observá-lo sob a temperatura ambiente em estado de massa, porque os mecanorradicais produzidos para polímeros a granel não são estáveis ​​devido à sua alta reatividade com o oxigênio e outros agentes.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio, liderados pelo professor Hideyuki Otsuka, decidiram aceitar o desafio. Em seu estudo publicado em Angewandte Chemie International Edition , eles usaram uma pequena molécula chamada diarilacetonitrila (H-DAAN) para capturar os radicais livres nocivos. "Nossa teoria era que o H-DAAN emitiria uma luz fluorescente distinta ao reagir com os radicais livres, que poderíamos medir para estimar a extensão da degradação do polímero, "explica o Prof Otsuka." A teoria é simples; quanto maior a força exercida no polímero, quanto mais mecanoradicais são produzidos, e mais eles reagem com H-DAAN. Esta maior taxa de reação resulta em uma luz fluorescente mais intensa, mudanças nas quais podem ser facilmente medidas. "

Os pesquisadores agora queriam ver como isso funcionaria na prática. Quando o poliestireno (na presença de H-DAAN) foi submetido a tensão mecânica por meio de moagem, o H-DAAN atuou como um eliminador de radicais para mecanoradicais poliméricos, e vinculado a eles para produzir "DAAN •, ", que tem propriedades fluorescentes. Isso causou o aparecimento de uma fluorescência amarela visível.

"Mais importante, provavelmente, é a correlação clara que encontramos entre a intensidade de fluorescência e a quantidade de radicais DAAN gerados pelo poliestireno moído, como havíamos previsto, "relata o Prof Otsuka." Isso significa que é possível estimar a quantidade de radicais DAAN gerados no sistema em massa apenas medindo a intensidade de fluorescência. "

As implicações de suas descobertas são amplas:por ser capaz de quantificar visualmente como os materiais respondem a diferentes estímulos externos, eles podem testar o quão adequados são os polímeros para vários usos, dependendo do estresse mecânico que eles deverão sofrer. Este método pode provar ser uma ferramenta inestimável para cientistas e engenheiros que se esforçam para melhorar o desempenho e a especificidade do material.

Esta pesquisa empolgante ilumina as respostas dos polímeros ao estresse mecânico e ilumina o caminho a seguir na pesquisa de mecanorradicais de polímeros!