Uma equipe de pesquisa do Centro RIKEN para Ciência de Recursos Sustentáveis ​​(CSRS) conseguiu desenvolver um material autocurativo que também é capaz de emitir uma grande quantidade de fluorescência ao absorver luz. A pesquisa, publicada no Journal of the American Chemical Society , poderia abrir caminho para a criação de novos materiais, como células solares orgânicas, que são mais duráveis ​​do que os tipos atuais.



Em 2019, Zhaomin Hou e sua equipe da RIKEN CSRS copolimerizaram com sucesso etileno e anisilpropileno usando um catalisador de metal de terras raras. O copolímero binário resultante exibiu notáveis ​​propriedades de autocura contra danos. Os componentes moles do copolímero, unidades alternadas de etileno e anisilpropileno, juntamente com unidades cristalinas duras de cadeias de etileno-etileno, atuaram como pontos físicos de reticulação, formando uma estrutura separada por nanofases que se mostrou crucial para a autocura.

Com base nesse sucesso, eles incorporaram uma unidade luminescente, o estirilpireno, em um monômero e então formaram polímeros que também incluíam anisilpropileno e etileno. Esse processo levou à síntese, em uma única etapa, de um material autocurativo com características de fluorescência.

"Os materiais fluorescentes são muito úteis, pois podem ser usados ​​para diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs), transistores orgânicos de efeito de campo (OFETs) e células solares. Um dos principais problemas desses materiais, no entanto, é sua curta vida útil durante Pode-se esperar que nosso novo material proporcione maior vida útil dos produtos e maior confiabilidade", diz Masayoshi Nishiura, colaborador de Hou neste estudo.

Houve uma surpresa adicional. O copolímero resultante não só provou ser resistente, mas também exibiu autocura sem estímulos externos ou energia. Sua resistência à tração foi totalmente recuperada em 24 horas, demonstrando uma alta velocidade de autocura em comparação aos copolímeros binários. O material foi capaz de se autocurar mesmo em soluções aquosas, ácidas e alcalinas, proporcionando uso potencial em uma variedade de ambientes.

A estrutura de rede do copolímero, que envolve pontos físicos de reticulação formados pelas unidades de estirilpireno e nanodomínios cristalinos de etileno-etileno e segmentos moles compostos pelas unidades alternadas, facilitou o autorreparo.

O material também apresentou uma propriedade adicional. A equipe de pesquisa conseguiu transferir com sucesso uma imagem bidimensional para o filme fluorescente autocurativo por meio de fotolitografia. Embora a imagem permanecesse invisível sob luz natural, tornou-se reconhecível sob luz ultravioleta, sugerindo aplicações potenciais para o filme como dispositivo de armazenamento de informação. O filme manteve suas excelentes propriedades elastoméricas e de autocura mesmo com as imagens.

“O material que sintetizamos, através de uma reação em uma etapa, nos deu a capacidade de controlar suas propriedades ópticas e mecânicas ajustando a composição do monômero. Achamos que poderia contribuir significativamente para o desenvolvimento de novos materiais funcionais com alta autocura. capacidades em vários ambientes práticos", diz Hou.

Mais informações: Lin Huang et al, Síntese de elastômeros autocurativos resistentes e fluorescentes por terpolimerização catalisada por escândio de pireniletenilestireno, etileno e anisilpropileno, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c12342
Informações do diário: Jornal da Sociedade Química Americana

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