p Inspirado por seda de aranha extremamente forte, os pesquisadores da NTNU desenvolveram um novo material que desafia os trade-offs vistos anteriormente entre tenacidade e rigidez. p O material é um tipo de polímero conhecido como elastômero porque tem uma elasticidade semelhante à da borracha. O elastômero recém-desenvolvido apresenta moléculas que têm oito ligações de hidrogênio em uma unidade de repetição, e são essas ligações que ajudam a distribuir uniformemente a tensão exercida sobre o material e torná-lo tão durável.

p "As oito ligações de hidrogênio são a origem das propriedades mecânicas extraordinárias, "diz Zhiliang Zhang, professor de mecânica e materiais do Departamento de Engenharia Estrutural da NTNU. O material foi desenvolvido no NTNU NanoLab e parcialmente financiado pelo Conselho de Pesquisa da Noruega.

p Substância que é rígida e resistente

p A ideia de introduzir um número maior do que o normal de ligações de hidrogênio veio da natureza. "A seda da aranha contém o mesmo tipo de estrutura, "diz Yizhi Zhuo, que desenvolveu o novo material como parte de seu doutorado. e pós-doutorado. "Sabíamos que isso poderia resultar em propriedades muito especiais."

p Os cientistas notaram anteriormente que a seda da aranha - especificamente a seda da linha de arrasto, que fornece os raios e a borda externa de uma teia de aranha - é excepcionalmente rígida e resistente.

p Rigidez e tenacidade são propriedades distintas em engenharia, e muitas vezes estão em oposição. Materiais rígidos podem suportar muito estresse antes de se deformar, ao passo que os materiais resistentes podem absorver muita energia antes de se quebrar. Copo, por exemplo, é rígido, mas não resistente.

p Maior tenacidade

p Até agora, replicar a dupla rigidez e dureza da seda de aranha em elastômeros sintéticos não foi possível. "Com materiais comerciais, se você quiser ter maior rigidez, você tem menor resistência. É uma troca. Você não pode ter os dois, "diz Zhang.

p O novo elastômero da equipe apresenta domínios duros e macios distintos. Depois de conceber e fazer isso, a equipe usou um microscópio de força atômica - com resolução de frações de nanômetro - para observar a estrutura subjacente do material, e observe a interface entre as regiões duras e moles.

p Eles viram que, assim como as oito ligações de hidrogênio distribuindo o estresse, a incompatibilidade de rigidez entre os domínios rígido e suave ajudou a dissipar ainda mais a energia, encorajando qualquer rachadura a se ramificar em vez de continuar por um caminho reto. "Se você tem um zigue-zague, você cria uma grande superfície de fratura e dissipa mais energia, então você tem maior resistência, "diz Zhang.

p Um futuro em eletrônica flexível?

p Junto com suas propriedades mecânicas, o material é opticamente transparente e pesquisas sugerem que ele pode até mesmo autocurar em temperaturas superiores a 80 ° C. Se a produção puder ser ampliada, o novo material poderia um dia ser usado em eletrônicos flexíveis - particularmente dispositivos vestíveis que são mais sujeitos a danos e quebras.

p Zhang e seus colegas registraram uma patente para seu material em março, mas eles continuam a trabalhar na introdução de outras propriedades desejáveis ​​para ele. Os domínios moles em seu material são compostos de um polímero à base de silício conhecido como PDMS, mas os pesquisadores suspeitam que podem melhorar ainda mais as propriedades mecânicas experimentando outras substâncias.

p Eles também gostariam de estender as propriedades do material para incluir anticongelante - impedindo que o gelo grude nele em baixas temperaturas - e antiincrustante - evitando que organismos aquáticos como mexilhões e algas se fixem nele - para que possa ser usado em condições extremas, como o Ártico. "Este material é um bom ponto de partida, mas queremos adicionar alguma outra funcionalidade, "diz Zhang.