p Uma habilidade fascinante e crucial do tecido biológico, como músculo, é autocurativo e autofortalecedor em resposta a danos causados ​​por forças externas. A maioria dos polímeros feitos pelo homem, por outro lado, quebrar irreversivelmente sob estresse mecânico suficiente, o que os torna menos úteis para certas aplicações críticas, como a fabricação de órgãos artificiais. Mas e se pudéssemos projetar polímeros que reagissem quimicamente a estímulos mecânicos e usassem essa energia para aumentar suas propriedades? p Este objetivo, o que provou ser um grande desafio, está sob os holofotes na área de mecanoquímica. Em um estudo recente publicado em Angewandte Chemie International Edition , uma equipe de cientistas da Tokyo Tech, Universidade Yamagata, e Sagami Chemical Research Institute, Japão, fez um progresso notável com polímeros de auto-fortalecimento em massa. Professor Hideyuki Otsuka, quem liderou o estudo, explica sua motivação:"Fomentar o desenvolvimento de sistemas em massa elegantes em que uma reação induzida por força causa uma mudança clara nas propriedades mecânicas representaria um avanço revolucionário na mecânicaquímica, química de polímero, e ciência dos materiais. "Eles alcançaram esse objetivo concentrando-se no difluorenilsuccinonitrila (DFSN), um 'mecanóforo' ou molécula que responde ao estresse mecânico.

p A equipe criou cadeias poliméricas de poliuretano segmentadas com segmentos funcionais duros e moles. Os segmentos moles contêm moléculas DFSN atuando como seu "elo mais fraco, "com ambas as metades unidas por uma única ligação covalente. Os segmentos macios também têm suas cadeias laterais fechadas com unidades de metacriloil. Após a aplicação de tensão mecânica, como compressão ou extensão simples, no polímero, a molécula DFSN se divide em dois radicais iguais de cianofluoreno (CF). Esses radicais CF, ao contrário do DFSN, adquirir uma cor rosa, tornando mais fácil detectar visualmente os danos mecânicos.

p Mais importante, os radicais CF reagem com as unidades de metacriloil nas cadeias laterais de outros polímeros, fazendo com que polímeros separados se liguem quimicamente em um processo conhecido como reticulação. Em última análise, esse fenômeno faz com que a resistência geral do material a granel suba à medida que os polímeros se tornam mais quimicamente interligados. Este efeito de reticulação química, como os cientistas provaram experimentalmente, torna-se mais pronunciado à medida que mais ciclos de compressão são realizados nas amostras de polímero segmentado porque mais moléculas de DFSN são divididas em radicais CF.

p Além disso, a equipe criou uma ligeira variante de seu polímero segmentado que não apenas fica rosa, mas também exibe fluorescência sob irradiação ultravioleta quando força mecânica é aplicada a ele. Essa funcionalidade é útil quando se tenta quantificar com mais precisão a extensão do dano causado pelo estresse mecânico.

p As propriedades e funcionalidades atraentes dos polímeros desenvolvidos são úteis, por exemplo, para detecção intuitiva de danos e criação de materiais adaptativos. Expressando entusiasmo por suas descobertas, Otsuka observa:"Desenvolvemos com sucesso polímeros responsivos mecanicamente sem precedentes que exibem mudança de cor, fluorescência, e capacidade de auto-fortalecimento, marcando o primeiro relatório de reações de reticulação induzidas por força alcançadas simplesmente pela extensão ou compressão de um filme a granel. Nossas descobertas representam um avanço significativo na pesquisa fundamental da mecanoquímica e suas aplicações na ciência dos materiais. "

p À medida que mais materiais de resposta mecânica com funções exclusivas são desenvolvidos, podemos esperar explorar suas inúmeras aplicações em vários campos industriais e de engenharia. Certifique-se de ficar de olho em novos avanços na mecanoquímica!