p Um remédio particularmente engenhoso para o problema da ferrugem pode estar disponível em breve. Cientistas do Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH em Düsseldorf e do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz conseguiram dar dois passos enormes no desenvolvimento de um revestimento anticorrosão autocurativo. Em um estudo, eles incorporaram algumas cápsulas de polímero de 100 nanômetros contendo cargas úteis anticorrosão em um revestimento. Eles aplicaram o revestimento em um metal e expuseram o metal à corrosão por meio de uma rachadura no revestimento. Portanto, as cápsulas se abriram e liberaram as cargas úteis de proteção. Assim que o ataque corrosivo terminou, os contêineres fecharam novamente. No segundo estudo, os pesquisadores encapsularam substâncias em nanocontêineres que podem curar pequenas rachaduras e buracos no revestimento protetor de metal. Os pesquisadores, portanto, demonstraram que os recipientes foram alterados quimicamente e liberaram as cargas úteis de cura quando o processo de corrosão começou. Os recipientes então se fecharam novamente ao final do ataque corrosivo. p A pele humana e animal é exemplar em muitos aspectos. Os cientistas de materiais ficam impressionados, acima de tudo, pela maneira como ele se cura quando danificado. Eles gostariam de dotar revestimentos anticorrosivos com essa mesma capacidade, de modo que rachaduras finas e pequenos orifícios nos revestimentos não signifiquem um desastre a curto ou longo prazo para o metal subjacente. "Fizemos dois avanços na busca por proteção inteligente contra corrosão, "relata Michael Rohwerder, Líder de um Grupo de Pesquisa no Max-Planck-Institut für Eisenforschung.

p Junto com seus colegas do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros, os pesquisadores de Düsseldorf testaram cápsulas feitas de polímero condutor de polianilina como recipientes para substâncias anticorrosivas. Eles decoraram as nanocápsulas com nanopartículas de metal para gerar contato elétrico adequado entre os recipientes e o metal ao qual aplicaram as cápsulas como componentes de um revestimento. Através de um defeito no revestimento protetor, eles expuseram o metal à corrosão, pingando uma gota de água salgada na abertura da camada protetora. O ataque corrosivo, Contudo, não teve efeito, à medida que as paredes das cápsulas de polímero se tornam porosas, permitindo que as substâncias contidas neles escapem, que então bloqueou o processo de redução de oxigênio.

p O potencial eletroquímico é a chave mais confiável para abrir as cápsulas

p "O que é crucial aqui é selecionar o sinal correto para abrir a parede da cápsula, "diz Michael Rohwerder. As cápsulas podem, portanto, ser abertas puramente mecanicamente quando o revestimento protetor é riscado. Ou podem reagir a um valor de pH crescente, que pode acompanhar o processo de corrosão. Contudo, a equipe do Max Planck optou por explorar o potencial eletroquímico como um abridor de cápsulas que perfurou a capa de polianilina por meio de um processo de conversão química. "Este potencial sempre cai quando a corrosão começa, "explica Rohwerder." Portanto, ele fornece o sinal mais confiável para as cápsulas abrirem. " o contato elétrico também é necessário para que as cápsulas reconheçam o alarme eletroquímico. Isso é fornecido pelas nanopartículas de metal entre a parede da cápsula e o metal. As cápsulas detectam quando a corrosão parou através do mesmo canal de informação, à medida que o potencial aumenta constantemente neste ponto. A parede da cápsula então se reestrutura e os poros são selados novamente.

p Os contêineres, em que as cargas úteis incluídas pelos pesquisadores podem ser usadas para formar uma película de polímero. Essas cargas úteis podem polimerizar em um defeito e selar a rachadura ou buraco. Contudo, neste estudo, os cientistas não aplicaram as cápsulas a um metal usando um revestimento para testá-las quanto à corrosão. Eles replicaram as condições químicas existentes no início e no final do processo de corrosão com substâncias redutoras e oxidantes e abriram ou fecharam as cápsulas dessa forma. "Conseguimos repetir este processo redox com as cápsulas de polianilina mais de 80 vezes, "diz Daniel Crespy, Líder do Grupo de Pesquisa no Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros, quem supervisionou o estudo.

p Os fluidos oleosos podem ser encapsulados em uma miniemulsão

p O fato de que as substâncias curativas podem ser encapsuladas de uma forma direcionada é de particular interesse do ponto de vista do químico. Isso é possível graças a uma técnica desenvolvida por pesquisadores que trabalham com Katharina Landfester no Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz. Eles produzem uma emulsão a partir de uma solução aquosa, em que gotas de óleo flutuam. Um processo que só funciona de forma limitada com o leite - depois de um tempo o creme se acumula no topo - foi aperfeiçoado pelos químicos. Em sua miniemulsão, não apenas as gotas de óleo são igualmente pequenas em tamanho, mas eles permanecem, graças a alguns truques químicos, quase completamente estável.

p Antes de Daniel Crespy e seus colegas emulsionar finamente o fluido oleoso na solução aquosa, misturando-o e usando ultrassom, eles adicionam os componentes para as cápsulas de polímero. Os componentes só reagem para produzir moléculas de cadeia longa quando os químicos colocam outro ingrediente químico na emulsão preparada, que se dissolve na água e desencadeia a polimerização precisamente na superfície das gotas de óleo. "É assim que podemos encapsular fluidos oleosos em um ambiente aquoso, "diz Daniel Crespy. No entanto, apesar de soar como uma receita simples, os detalhes mais sutis do processo são, na verdade, muito difíceis de implementar. Durante a polimerização, o meio químico da emulsão muda de modo que as gotas de óleo tendem a se agregar e normalmente se acumulariam na superfície da água. "Mas encontramos uma maneira de estabilizar a emulsão, "diz Crespy.

p As substâncias anticorrosivas devem ser tornadas mais eficazes

p Além disso, não é exatamente fácil provar que as cápsulas só liberam o remédio para cicatrizar os defeitos de um revestimento quando necessário. Para este fim, os pesquisadores em Mainz tiveram que isolar as cápsulas após cada etapa, desloque-os com solventes adequados e examine-os com a ajuda de espectroscopia de ressonância magnética nuclear, que forneceu informações sobre os volumes das substâncias contidas nas cápsulas.

p Nos dois estudos recentes, a equipe de pesquisadores de Düsseldorf e Mainz dotou as nanocápsulas com algumas das funções que um revestimento de corrosão de autocura deveria fornecer. "Agora queremos encerrar as substâncias curativas e as anticorrosivas juntas nas mesmas cápsulas, "diz Crespy, já que apenas as duas substâncias combinadas podem fornecer proteção abrangente contra a destruição causada pela ferrugem. Considerando que as substâncias anticorrosão rapidamente detêm a corrosão, como a interrupção inicial do fluxo sanguíneo em caso de lesão, as substâncias curativas restauram o efeito anticorrosivo duradouro do revestimento. Contudo, como uma ferida em cura, eles precisam de mais tempo para fazer seu trabalho. "Até agora, não foi possível encapsular ambas as substâncias nas mesmas condições químicas, "diz Daniel Crespy. Isso é o que ele e seus colegas gostariam de alcançar.

p Michael Rohwerder também identificou dois outros desafios que ainda devem ser superados antes que o sistema anticorrosão de autocura esteja completo. "Primeiro, devemos identificar substâncias inibidoras que são tão eficazes, por exemplo, como cromatos, "diz o cientista. Os cromatos ainda definem o padrão em termos de revestimentos anticorrosivos atualmente; no entanto, eles estão sendo proibidos em um número cada vez maior de aplicações devido à sua toxicidade. "Segundo, devemos garantir que as substâncias curativas atinjam um defeito mais rápido e em maiores quantidades, "diz Rohwerder. Até agora, foram impedidos pelo fato de não serem muito solúveis em água; corrosão, Contudo, só ocorre quando um defeito é exposto à água. Se os pesquisadores conseguirem fazer progresso nessas questões, é inteiramente possível que os revestimentos de metal sejam iguais a uma pele viva no que diz respeito aos poderes de autocura.