Pesquisadores revelam como os materiais macios reagem à deformação em nível molecular

Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, Berkeley, desenvolveu uma nova técnica para estudar como materiais macios, como borracha e Silly Putty, reagem à deformação em nível molecular. As descobertas, publicadas na revista Nature Materials, podem levar a novas formas de projetar e projetar materiais com propriedades melhoradas para uma ampla gama de aplicações.

“Materiais macios estão por toda parte ao nosso redor”, disse o principal autor do estudo, Ting Xu. “Eles são usados ​​em tudo, de pneus a brinquedos, de implantes médicos a embalagens de alimentos. Mas até agora, não tivemos uma boa maneira de estudar como esses materiais se comportam em nível molecular quando são deformados”.

A nova técnica, chamada “espectroscopia de força de molécula única”, usa uma pequena agulha de vidro para sondar as propriedades mecânicas de moléculas individuais. Ao anexar uma extremidade de uma molécula à agulha de vidro e a outra extremidade a uma superfície, os pesquisadores podem aplicar uma força à molécula e medir como ela responde.

Os pesquisadores usaram espectroscopia de força de molécula única para estudar uma variedade de materiais macios, incluindo borracha, Silly Putty e gelatina. Eles descobriram que todos esses materiais exibiam uma resposta semelhante à deformação:tornavam-se mais rígidos à medida que eram esticados.

“Isso foi inesperado”, disse Xu. "Pensamos que os materiais macios se tornariam mais flexíveis à medida que fossem esticados, mas descobrimos que o oposto era verdadeiro."

Os pesquisadores acreditam que o enrijecimento dos materiais macios sob deformação se deve a uma mudança na forma como as moléculas interagem entre si. Quando esses materiais são esticados, as moléculas ficam mais alinhadas e formam ligações mais fortes umas com as outras. Isso torna os materiais mais rígidos.

As descobertas deste estudo podem levar a novas maneiras de projetar e projetar materiais com propriedades aprimoradas para uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, os investigadores dizem que as suas descobertas poderão ser utilizadas para criar novos materiais mais resistentes ao desgaste, ou que possam ser utilizados em implantes médicos para promover a reparação de tecidos.

“Estamos entusiasmados com o potencial desta nova técnica para nos ajudar a compreender as propriedades mecânicas dos materiais macios a nível molecular”, disse Xu. “Acreditamos que este conhecimento poderá levar ao desenvolvimento de novos materiais com propriedades melhoradas para uma ampla gama de aplicações”.