Criado um plástico que é tão resistente quanto o aço e transparente

Montando estruturas moleculares em camadas sucessivas, como se fossem os tijolos em uma parede, cientistas da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, criaram um plástico compósito que é tão forte quanto o aço, só que muito mais leve e, sobretudo, transparente.



Aço plástico



O seu criador, o professor Nicholas Kotov, pensou em batizá-lo de aço plástico mas, segundo ele, são necessários ainda alguns aprimoramentos para que ele possa receber essa qualificação. O novo material é composto por camadas de argila e um polímero solúvel em água que possui características químicas semelhantes às da cola branca.



O polímero utilizado na fabricação do plástico super duro é o álcool polivinílico, que tem um papel essencial no processo de montagem camada a camada. A estrutura dessa nanocola e as nanofolhas de argila permitem que as camadas formem ligações de hidrogênio cooperativas, o que cria um efeito que o professor Kolov chamou de "efeito Velcro". Essas ligações, se quebradas, podem facilmente se recompor em um novo local.



Esse efeito Velcro é uma das razões que explicam porque o material é tão resistente. Outra é o arranjo das nanofolhas, que são empilhadas como tijolos, em um padrão alternado.



Montagem de nanoestruturas



Para construir esse plástico ultra-resistente, os cientistas resolveram um problema que tem desafiado os cientistas há anos: embora as nanoestruturas – como os nanotubos de carbono e os nanobastões, por exemplo – sejam extremamente resistentes, quando se fabrica um material em larga escala com elas, esse material resultante é comparativamente muito mais frágil. Pelo menos era até agora.



"Quando você tenta construir algo que você possa segurar em seus braços, os cientistas têm tido dificuldades em transferir a resistência das nanofolhas ou nanotubos para o material como um todo," comenta Kotov. "Nós demonstramos agora que se pode alcançar uma transferência praticamente ideal de stress entre as nanofolhas e uma matriz de polímero."



Fabricação robotizada



Para montar corretamente as nanocamadas, os cientistas tiveram que desenvolver uma máquina robotizada especificamente para a tarefa. O robô consiste de um braço que navega sobre um círculo de frascos de diferentes líquidos. A fabricação do super-plástico começa com uma pequena peça de vidro que o robô mergulha no frasco contendo uma solução com o polímero parecido com a cola branca. No tempo correto, ele retira o vidro e o mergulha no frasco com nanofolhas de argila.



O robô então espera que as duas camadas sequem e repete o processo cerca de 300 vezes. Ao final, o resultado é uma folha de "aço plástico" com a espessura de uma sacola de supermercado, que pode então ser destacada do vidro que lhe serviu como substrato.



Embora possa parecer que o processo de fabricação não seja tão eficiente, é assim que a natureza constrói a camada irisdescente que reveste as conchas das ostras, que é um dos materiais de base mineral mais duros que se conhece.





Bibliografia:

Ultrastrong and Stiff Layered Polymer Nanocomposites

Paul Podsiadlo et. all.

Science

5 October 2007

Vol.: 318. no. 5847, pp. 80 – 83

DOI: 10.1126/science.1143176