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Os pesquisadores desenvolveram uma molécula que, quando adicionada a um polímero, aumenta a durabilidade do material, tornando-o mais parecido com o metal em termos de capacidade de suportar flutuações de temperatura. Eles dizem que isso poderia aumentar a durabilidade de tudo, desde capas plásticas de telefone até mísseis.

Devido ao seu baixo custo, baixa densidade, boas propriedades de isolamento térmico e elétrico e alta resistência à corrosão, os polímeros são encontrados em quase todos os itens de uso diário. No entanto, a exposição contínua ao calor e ao frio faz com que os materiais, incluindo os polímeros, se expandam e contraiam, o que acaba por levar à deterioração.

Diferentes materiais expandem-se e contraem-se a taxas diferentes – metais e cerâmicas, por exemplo, contraem-se menos que os polímeros. Pesquisadores dos Laboratórios Nacionais Sandia, nos EUA, modificaram uma molécula que, quando adicionada a um polímero, aumenta a durabilidade do material para torná-lo mais metálico.

“Esta é realmente uma molécula única que, quando aquecida, em vez de se expandir, contrai-se, sofrendo uma mudança na sua forma”, disse Erica Redline, cientista de materiais que liderou a equipa de investigação. “Quando adicionado a um polímero, faz com que esse polímero se contraia menos, atingindo valores de expansão e contração semelhantes aos dos metais. Ter uma molécula que se comporta como metal é bastante notável.”

A ideia de desenvolver a molécula revolucionária – cujo nome os investigadores não nomearam – surgiu das reclamações dos clientes da Sandia sobre a fragilidade dos smartphones, que são feitos de vários materiais e cada um reage de maneiras diferentes ao calor e ao frio.

“Pegue, por exemplo, o seu telefone, que possui uma caixa de plástico acoplada a uma tela de vidro, e dentro dela estão os metais e cerâmicas que compõem o circuito”, disse Redline. “Esses materiais são todos parafusados, colados ou de alguma forma ligados entre si e começarão a se expandir e a contrair em taxas diferentes, colocando tensões uns nos outros que podem causar rachaduras ou deformações com o tempo.”

Os pesquisadores dizem que a molécula pode revolucionar a forma como os polímeros são usados ​​em diversas aplicações, incluindo eletrônica, sistemas de comunicação, painéis solares, peças automotivas, placas de circuito, projetos aeroespaciais, sistemas de defesa e pisos.

“A molécula não apenas resolve os problemas atuais, mas abre significativamente espaço de design para mais inovações no futuro”, disse Jason Dugger, engenheiro químico da Sandia.

Eles dizem que uma vantagem é que ele pode ser introduzido em diferentes partes de um polímero em diferentes porcentagens durante a impressão 3D.

“Você poderia imprimir uma estrutura com determinados comportamentos térmicos em uma área e outros comportamentos térmicos em outra para combinar com os materiais em diferentes partes do item”, disse Dugger.

E também ajuda a reduzir o peso dos materiais, eliminando cargas pesadas. Freqüentemente, minerais como carbonato de cálcio, sílica, argila, caulim e carbono são adicionados como cargas para tornar o polímero mais fácil de moldar e moldar e garantir estabilidade.

“Isso nos permitiria fazer coisas muito mais leves para economizar massa”, disse Dugger. “Isso é especialmente importante no lançamento de um satélite, por exemplo. Cada grama que podemos economizar é enorme.”

Até agora, os investigadores criaram apenas pequenas quantidades da molécula, mas estão a trabalhar numa forma de aumentar a produção. Atualmente, leva cerca de 10 dias para produzir entre 0,2 a 0,3 onças (7 a 10 g).

“Infelizmente, é uma síntese longa para esta molécula”, disse Chad Staiger, o químico orgânico responsável pela criação da molécula. “Mais etapas equivalem a mais tempo e mais dinheiro. Geralmente você vê sínteses de cinco a seis etapas em materiais de maior valor, como produtos farmacêuticos. Nos polímeros, quanto mais barato, melhor para adoção em larga escala.”

No entanto, os pesquisadores permanecem otimistas quanto aos usos potenciais da molécula.

“Não há nada igual por aí”, disse Eric Nagel, parte da equipe de pesquisa. “Estou realmente entusiasmado com as possibilidades do que esta tecnologia pode fazer e com a aplicação que pode estar associada a ela.”