Uma descoberta feita por pesquisadores da Universidade do Sul da Flórida (USF) e instituições colaboradoras em todo o mundo pode abrir caminho para produtos melhores, como baterias melhoradas, pintura de automóveis e telas de celulares.

Quando você amplia muitos materiais modernos, como aqueles em algumas das baterias mais recentes que são feitas com polímeros vítreos - que incluem muitos plásticos - eles não parecem uniformes. Em vez de, eles se parecem com uma camisa tingida, com redemoinhos de diferentes materiais. De acordo com os pesquisadores, esta "estrutura em nanoescala" pode render tais propriedades extraordinárias porque a superfície dos polímeros vítreos não é dura, mas sim tem uma consistência de borracha.

Um novo estudo publicado em Natureza está remodelando a forma como entendemos o comportamento do vidro, que é um estado da matéria que combina aspectos de sólido e líquido. Pesquisadores da USF, junto com colaboradores da Princeton University e Zhejiang Sci-Tech University, descobriram que um efeito natural ocorre na superfície dos polímeros vítreos, criando uma camada de borracha compatível com apenas algumas dezenas de átomos de espessura que tem propriedades completamente diferentes do resto do material. Este comportamento tem implicações tecnológicas generalizadas, revelando como os polímeros vítreos podem aderir uns aos outros e, potencialmente, fornecendo uma visão sobre a resistência a arranhões em nível molecular.

"Isso nos dá a capacidade de entender e controlar como os polímeros vítreos - plásticos - se comportam bem em sua superfície, "disse o autor correspondente David Simmons, professor associado de química, engenharia biológica e de materiais pela USF. "Quer seja uma partícula de poeira aderindo à tinta, duas fibras coladas em uma impressora 3D, ou abrasão na superfície de um par de lentes de plástico em seus óculos, esta camada microscópica na superfície dos plásticos é imensamente importante para o desempenho desses materiais, e agora realmente entendemos sua natureza pela primeira vez. "

Simmons e seus colaboradores fizeram essa descoberta formando "cristas úmidas, "pequenas saliências na superfície de um plástico, ao liberar uma gota de líquido iônico em superfícies de poliestireno em várias temperaturas. O poliestireno é um plástico sólido, um tipo de vidro, que é naturalmente transparente e frequentemente usado para embalagens de alimentos, produtos de consumo e materiais de construção. Por meio dessas medições e do zoom na escala molecular com modelos de simulação de supercomputador, eles revelaram a presença deste soft, camada de borracha e como pode ser controlada. Esta descoberta pode apontar para encontrar o "ponto ideal" para propriedades importantes, como adesão e resistência a arranhões, mesmo em superfícies rígidas.

A teoria é semelhante à compreensão moderna do que torna a patinação no gelo possível. A camada molecular superior da pista age como água, mesmo quando a pista está congelada, permitindo que os patins deslizem sobre a superfície. De outra forma, não seria possível.