A pesquisadora Laura Rossi e seu grupo na TU Delft descobriram uma nova maneira de construir materiais sintéticos a partir de minúsculas partículas de vidro – os chamados colóides. Juntamente com seus colegas da Queen's University e da University of Amsterdam, eles mostraram que podem simplesmente usar a forma desses coloides para fazer blocos de construção interessantes para novos materiais, independentemente de outras propriedades das partículas coloidais. "Isso é impressionante, porque abre uma maneira completamente nova de pensar sobre o design de materiais", diz Rossi. Seu trabalho é publicado em Science Advances esta sexta.
Os colóides são partículas minúsculas, de alguns nanômetros a alguns mícrons de tamanho. Eles consistem em uma coleção de moléculas e podem ter propriedades diferentes dependendo do material de que são feitos. "Em certas circunstâncias, os colóides podem se comportar como átomos e moléculas, mas suas interações são menos fortes", explica Rossi. “Isso os torna blocos de construção promissores para novos materiais, por exemplo, para materiais interativos que podem adaptar suas propriedades ao ambiente”.

Nova forma de design de materiais

Se deixados sozinhos, os colóides em forma de cubo deste estudo, que são feitos de vidro, se agruparão em estruturas simples como treliças cúbicas e hexagonais distorcidas. Mas, em vez de ir imediatamente do bloco de construção para a estrutura final, os pesquisadores pegaram pequenos grupos de colóides e os combinaram em blocos de construção maiores. Quando eles montaram esses aglomerados de coloides, eles terminaram com uma estrutura final diferente com propriedades materiais diferentes da estrutura automontada. "Do ponto de vista químico, sempre nos concentramos em como podemos produzir um certo tipo de colóide", diz Rossi. "Neste estudo, mudamos nosso foco para:como podemos usar os colóides que já estão disponíveis para fazer blocos de construção interessantes?"

Um passo à frente

De acordo com Rossi e seu colaborador Greg van Anders, um dos objetivos finais de sua comunidade de pesquisa é projetar estruturas coloidais complexas sob demanda. "O que encontramos aqui é muito importante, pois para possíveis aplicações, precisamos ter procedimentos que possam ser ampliados, o que será difícil de alcançar com a maioria das abordagens disponíveis atualmente. A capacidade básica de pré-montar peças idênticas de diferentes blocos de construção, e fazer com que eles façam a mesma estrutura, ou pegar o mesmo bloco de construção e pré-montar diferentes peças que fazem estruturas diferentes, são realmente os 'movimentos de xadrez' básicos para estruturas complexas de engenharia", acrescenta van Anders.

Embora Rossi estude os aspectos fundamentais e não a aplicação do projeto de materiais, ela pode vislumbrar eventuais aplicações para este trabalho específico:"Descobrimos que a densidade da estrutura que preparamos era muito menor do que a densidade da estrutura que você obteria usando os blocos de construção iniciais. Então você pode pensar em materiais fortes, mas leves para transporte."

Juntos

Depois que a equipe de Rossi construiu aglomerados de colóides no laboratório, eles confiaram na equipe de Greg van Anders, da Queen's University, para construir a estrutura final a partir de aglomerados pré-montados com uma simulação de computador. "Com esse tipo de projeto, é ótimo poder trabalhar em equipe com outras pessoas que podem fazer simulações, não apenas para entender o que está acontecendo em profundidade, mas também para testar o quão grande será a chance de um experimento de laboratório bem-sucedido", explica Rossi. . "E neste caso, obtivemos resultados muito convincentes de que estávamos entendendo bem o processo de design e que o material resultante pode ser útil."

O próximo passo será realmente construir a estrutura final feita a partir dos grupos de colóides no laboratório. "Depois de ver esses resultados, estou confiante de que isso pode ser feito", diz Rossi. "Seria ótimo ter uma versão física deste material e segurá-lo na minha mão." + Explorar mais

Usando colóides para construir estruturas complexas