O novo elastômero se estende até 100x do seu tamanho e se recupera de danos

Os químicos de Stanford desenvolveram um material que se estende 100 vezes ao tamanho original e depois se retrai sem perder propriedades. Ele também responde a um campo elétrico e se recupera de danos.

As propriedades exclusivas do novo elastômero oferecem enormes oportunidades para seu uso em vários campos da indústria, incluindo robótica e medicina, por exemplo, como base para a pele artificial e músculos artificiais.

Músculos artificiais agora podem ser usados ​​em eletrônicos de consumo e robótica, mas os menores defeitos e danos reduzem drasticamente a elasticidade do material. Os elastômeros existentes geralmente se esticam apenas duas a três vezes. Além disso, eles não podem se recuperar de perfurações ou arranhões sem interferência externa (como aquecimento). O novo elastômero está livre de todas essas deficiências, diz Zhengang Bao , professor de engenharia química da Universidade de Stanford .



Os inventores explicam por que o polímero é capaz de esticar a uma distância tão incrível. Como a autocura, essa propriedade é explicada por uma melhoria fundamental na formação de ligações cruzadas - ligações químicas especiais entre moléculas de polímero. Durante esse processo, as cadeias lineares de moléculas são conectadas a uma estrutura de rede semelhante a uma rede de pesca.

Para melhorar as propriedades do material, os cientistas primeiro projetaram moléculas orgânicas especiais que se ligam às cadeias curtas de polímeros em suas ligações transversais, criando estruturas chamadas ligantes. Esses ligantes se combinam para formar cadeias poliméricas mais longas, como bobinas de mola com sua extensibilidade inerente.

Em seguida, íons metálicos são adicionados ao material, os quais são quimicamente ligados aos ligantes. Como resultado, quando o material resultante é esticado, os nós da estrutura são enfraquecidos - e permitem que os ligantes se separem. Se a tensão acabar, a proximidade de íons e ligantes metálicos novamente une a grade. Cada íon metálico está ligado a pelo menos dois ligantes e, mesmo que uma das ligações seja perdida devido a tensão ou dano, ela poderá restaurar essa ligação se estiver próxima o suficiente do ligante.



A estrutura química do material explica por que ele restaura independentemente a forma após o dano. A autocura ocorre a temperaturas de -20 ° C e acima, não sendo necessário aquecimento especial.



As propriedades físicas do elastômero - sua extensibilidade ou taxa de cicatrização - podem variar, alterando a quantidade e o tipo de íons metálicos adicionados aos orgânicos. Graças ao metal, o polímero também reage a um campo elétrico, ou seja, esses músculos artificiais podem ser controlados por pulsos eletrônicos de um computador.



O material é ótimo para fazer couro artificial que pode ser puxado sobre próteses de pessoas com membros perdidos. Obviamente, o elastômero auto-reparável é adequado para cobrir casos e capas de eletrônicos, smartphones, dispositivos médicos, implantes, etc.

O trabalho científico de Zheng Bao e colegas é publicado na revista Nature Chemistry (doi: 10.1038 / nchem.2492, pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/pt393387/