p Pesquisadores da Universidade de Maryland descobriram recentemente que o papel feito de fibras de celulose é mais resistente e mais forte quanto menores as fibras se tornam. Por muito tempo, os engenheiros buscaram um material que seja forte (resistente à deformação irrecuperável) e resistente (tolerante a danos). p "Força e resistência costumam ser exclusivas uma da outra, "disse Teng Li, professor associado de engenharia mecânica na UMD. "Por exemplo, um material mais forte tende a ser quebradiço, como ferro fundido ou diamante. "

p A equipe UMD buscou o desenvolvimento de um material forte e resistente, explorando as propriedades mecânicas da celulose, o bio-recurso renovável mais abundante da Terra. Os pesquisadores fizeram papéis com vários tamanhos de fibras de celulose - todos pequenos demais para serem vistos - variando em tamanho de cerca de 30 micrômetros a 10 nanômetros. O papel feito de fibras de 10 nanômetros de espessura era 40 vezes mais resistente e 130 vezes mais resistente do que o papel normal para caderno, que é feito de fibras de celulose mil vezes maiores.

p "Essas descobertas podem levar a uma nova classe de materiais de engenharia de alto desempenho que são fortes e resistentes, um Santo Graal em design de materiais, "disse Li.

p Materiais à base de celulose de alto desempenho, porém leves, podem um dia substituir os materiais estruturais convencionais (ou seja, metais) em aplicações onde o peso é importante. Isso pode levar, por exemplo, para veículos mais eficientes em termos de energia e "verdes". Além disso, os membros da equipe dizem, nanopapel de celulose transparente pode se tornar viável como um substrato funcional em eletrônica flexível, resultando em eletrônicos de papel, células solares imprimíveis e telas flexíveis que podem mudar radicalmente muitos aspectos da vida diária.

p As fibras de celulose podem facilmente formar muitas ligações de hidrogênio. Uma vez quebrado, as ligações de hidrogênio podem se reformar por conta própria - conferindo ao material uma qualidade de "autocura". O UMD descobriu que quanto menores as fibras de celulose, quanto mais ligações de hidrogênio por área quadrada. Isso significa que o papel feito de fibras muito pequenas pode se manter melhor e se reformar mais rapidamente, que é a chave para o nanopaper de celulose ser forte e resistente.

p "É útil saber por que o nanopapel de celulose é forte e resistente, especialmente quando a razão subjacente também é aplicável a muitos outros materiais, "disse Liangbing Hu, professor assistente de ciência dos materiais na UMD.

p Confirmar, os pesquisadores tentaram um experimento semelhante usando nanotubos de carbono que eram semelhantes em tamanho às fibras de celulose. Os nanotubos de carbono tinham ligações muito mais fracas mantendo-os juntos, então, sob tensão, eles também não se mantinham juntos. Papel feito de nanotubos de carbono é fraco, embora os nanotubos individualmente sejam indiscutivelmente o material mais forte já feito.

p Uma possível direção futura para a pesquisa é a melhoria do desempenho mecânico do papel de nanotubo de carbono.

p “O papel feito de uma rede de nanotubos de carbono é muito mais fraco do que o esperado, "disse Li." Certamente, Tem sido um grande desafio traduzir as excelentes propriedades dos nanotubos de carbono da nanoescala para a macroescala. Nossos resultados de pesquisa lançam luz sobre uma abordagem viável para enfrentar este desafio e alcançar um papel de nanotubo de carbono que seja forte e resistente. "