Novo processo aproxima materiais sintticos dos materiais naturais

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 01/12/2020

Hidrogis

Cientistas suos desenvolveram uma nova maneira de fazer polmeros compostos fortes e flexveis que imitam mais de perto os materiais encontrados no mundo natural.

O resultado um material excepcionalmente forte e resistente: Um tubo medindo apenas 3 mm de dimetro pode suportar uma carga de trao de at 10 kg e uma carga de compresso de at 80 kg, sem danos sua integridade estrutural.

A inovao promete aplicaes em reas como robs flexveis, peles artificiais e implantes protticos de cartilagem.

A pele e a cartilagem so fortes e flexveis, propriedades que so difceis de replicar em materiais artificiais, mesmo com os progressos recentes no campo dos hidrogis.

Os hidrogis sintticos costumam ser caras radicais: ou eles so fortes e resistentes, mas quebradios, ou so macios e flexveis, mas moles demais para suportar cargas.

“Na natureza, os blocos de construo bsicos so encapsulados em compartimentos, que so ento liberados de forma altamente localizada”, explicou a professora Esther Amstad, da Escola Politcnica Federal de Lausanne. “Este processo fornece maior controle sobre a estrutura final de um material e a composio local. Adotamos uma abordagem semelhante, organizando nossos prprios blocos de construo em compartimentos e, em seguida, montando-os em uma superestrutura.”

A equipe j se prepara para construir as primeiras amostras de cartilagem sinttica.
[Imagem: Matteo Hirsch et al. – 10.1002/adfm.202005929]

Hidrogel flexvel e resistente

Primeiro, a equipe encapsulou as molculas bsicas do material, chamadas monmeros, em gotculas de uma emulso de gua e leo, que servem como compartimentos. Dentro das gotculas, os monmeros se unem para formar uma rede de polmeros.

Neste ponto, as micropartculas so estveis, mas as interaes entre elas so fracas, o que significa que o material no se mantm coeso. Em seguida, as micropartculas – que so porosas como esponjas – foram embebidas em outro tipo de monmero, antes de o material ser reduzido para formar uma espcie de pasta.

A aparncia final lembra a areia mida, que as crianas usam para construir castelos na praia.

Esta pasta foi ento usada em uma impressora 3D, com as peas resultantes sendo expostas radiao ultravioleta, o que fez com que os monmeros adicionados na segunda etapa polimerizassem. Esses novos polmeros se entrelaaram com os formados anteriormente no processo, endurecendo a pasta.

A equipe j est se preparando para fabricar os primeiros moldes de cartilagem para testes de resistncia e biocompatibilidade.

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