p Uma nova maneira de analisar como os revestimentos de partículas minúsculas alteram as propriedades do plástico transparente pode ajudar os pesquisadores a criar janelas leves com quase a resistência do vidro. O mesmo método também pode levar a alta resistência, revestimentos resistentes a riscos que podem ser aplicados a muitos materiais diferentes, de acordo com os pesquisadores do MIT que desenvolveram a análise. p A análise usou um polímero chamado poli (metacrilato de metila), ou PMMA, que é amplamente utilizado como substituto do vidro. Conhecido genericamente como acrílico, e vendido sob marcas comerciais como Lucite ou Plexiglas, esse material pode ser quebradiço e muito menos resistente a arranhões do que o vidro.

p Outros pesquisadores adicionaram partículas de sílica medindo apenas nanômetros ao PMMA, criando um nanocompósito de partícula de polímero com resistência muito maior. Mas a equipe do MIT, pela primeira vez, encontrou uma maneira de analisar as interações partícula-polímero de tais revestimentos em nanoescala, o que poderia facilitar a descoberta de revestimentos melhorados. Seu trabalho foi relatado em julho na revista Matéria Macia .

p A análise foi realizada por Meng Qu, um pós-doutorado no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT, junto com o Professor Associado de Ciência e Engenharia de Materiais Krystyn Van Vliet e vários pesquisadores da DuPont Nanocomposite Technologies em Delaware. O trabalho foi parcialmente financiado pela Aliança DuPont-MIT.

p Partículas de sílica foram usadas para o revestimento porque são transparentes, para que o material acabado mantenha sua transparência. Mas sílica e acrílico não são compatíveis, o que normalmente causaria a aglutinação dos minúsculos grãos de sílica - que medem apenas cerca de 10 a 20 nanômetros de diâmetro, ou cerca de um décimo milésimo da largura de um cabelo humano. Para superar isso, a sílica foi tratada com outros "grupos funcionais" de moléculas, mudando sua química de superfície para que se disperse uniformemente na superfície do polímero.

p Então, os pesquisadores aqueceram o polímero para amolecê-lo ligeiramente, e usou um microscópio de força atômica para observar as partículas enquanto elas lentamente afundavam na superfície. Tais observações da dinâmica do processo nunca haviam sido realizadas antes, permitindo que a equipe do MIT veja com que rapidez as partículas penetram e determine exatamente como elas interagem com o polímero.

p Os dados resultantes permitiram que a equipe descobrisse os materiais de revestimento ideais e as densidades de partículas para fortalecer a superfície do polímero, tornando possíveis substitutos de janela mais fortes. O trabalho também pode levar a revestimentos resistentes a arranhões em spray para tudo, de carros a telefones celulares, Qu diz. "Qualquer superfície que precise de revestimento" é potencialmente candidata a tal tratamento, ela diz. "Demonstramos que colocar uma pequena quantidade de partículas na superfície aumenta a rigidez."

p O trabalho também pode fazer a diferença em muitos usos atuais do PMMA, como as janelas usadas em tanques de aquário. Atualmente, essas janelas são muito grossas para resistir à enorme pressão da água em grandes tanques. Mas se o material for mais forte, as janelas podem ser feitas mais finas e leves, e, portanto, menos caro, Qu diz.

p Mark VanLandingham, chefe do Departamento de Resposta e Design de Materiais do Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA em Adelphi, Md., diz que tem havido muita atividade de pesquisa na área de nanocompósitos poliméricos, mas este novo trabalho fornece uma abordagem única para estudar as propriedades químicas e físicas fundamentais de tais materiais. "Tem havido uma incrível combinação de pesquisas que estão por toda parte, "ele diz:Alguns estudos encontraram benefícios significativos com a adição de nanopartículas, enquanto outros encontraram pouca melhora. Então, ele adiciona, há muito interesse em entender os fundamentos de como esses materiais interagem "de maneira fundamental e quantitativa".

p A abordagem da equipe do MIT pode fornecer um novo método para estudar como os materiais interagem, VanLandingham diz, e potencialmente uma nova maneira de fazer esses compostos. "Isso fornece algumas direções adicionais" para pesquisas futuras que podem levar a aplicações úteis, ele diz.