5 Materiais Sintéticos Capazes de Mudar o Mundo
A Feira Mundial de Nova York de 1939-40 foi uma das maiores exposições que o mundo tinha visto. As pessoas que iam até o Flushing Meadow Park no bairro do Queens eram convidadas a ver "o mundo do amanhã", a ter um vislumbre de maravilhas como a televisão, o videofone e o Ford Mustang.
Também foi a primeira vez que as pessoas viram nylon, a primeira fibra 100% sintética do mundo. Uma linha de máquinas o costurava em meias-calças enquanto duas modelos faziam cabo-de-guerra para demonstrar o quão forte era o tecido. O nylon tinha sido descoberto quatro antes pelo grupo Wallace Carothers na divis]ao de pesquisas da DuPont. Ele foi apresentado à feira como um novo produto "feito completamente de matérias-primas comuns como carvão, água e ar" que podiam criar filamentos "fortes como aço".
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| Pôxa, que coxa... digo, fibra. |
É claro que as meias-calças de nylon se tornaram um sucesso estrondoso, com a DuPont vendendo 64 milhões de pares só no primeiro ano. O nylon tinha características superiores à seda, que era o produto natural, e logo foi usado para vários fins muito úteis, ainda que não tão fashion. Ainda hoje ele é muito usado em tecidos, estofamentos, artigos esportivos, cordas de instrumentos musicais e peças automotivas.
Desde essa aurora dos materiais sintéticos, os avanços têm sido sem igual. Químicos descobriram novos catalisadores e novos métodos de juntar moléculas pequenas em longas cadeias de polímeros com as propriedades exatas para cada uso - como as fibras de polipropileno que usamos em tapetes, ou os polietilenos mais rígidos que fazem garrafas plásticas.
Físicos, cientistas de materiais e engenheiros também criaram novos métodos de processamento e novas tecnologias para criar novas substâncias, como o super-resistente kevlar.
Com todo o direito, estamos cada dia mais exigentes. Queremos produtos que melhorem ainda mais nossa qualidade de vida, mas também queremos materiais e tecnologias que tenham mais eficiência energética, sustentabilidade e capacidade de reduzir a polição mundial. Um senhor desafio.
Aqui estão cinco tipos de polímeros que vão moldar o futuro:
1. Bioplásticos
Como vivem nos lembrando, os plásticos não se deterioram e são uma fonte muito visível da poluição ambiental. E para complicar mais ainda, os componentes desses plásticos, chamados de monômeros, são tradicionalmente derivados de petróleo, um recurso não-renovável.
Mas isso está mudando. Graças a inovações nos processos de usar enzimas e catalisadores, está cada dia mais simples converter recursos renováveis como biogás nas principais moléculas usadas na fabricação de plástico e borracha sintética.
Essas substâncias são sustentáveis, uma vez que não usam combustível fóssil, mas isso só resolve parte do problema. A menos que eles também sejam biodegradáveis, não se resolve nada para o meio ambiente.
2. Compostos Plásticos/Nanocompostos
Compostos plásticos são como se chamam plásticos que foram reforçados por outras fibras que os tornam mais fortes ou elásticos. Por exemplo, dá para fortalecer um polímero tecendo fibras de carbono nele, o que cria um material leve ideal para transportes modernos eficientes.
Esse tipo de plástico reforçado estão sendo usados cada vez mais especialmente na indústria aeroespacial (o Boeing 787 e o Airbus A360 já têm 50% desses materiais em suas estruturas). Se não fosse o alto custo, os compostos já estariam em todos os veículos.
Um integrante recente desse grupo são os nanocompostos, onde, ao invés de fibras, os plásticos são reforçados com pequenas moléculas de outros materiais, como o grafeno. Esses compostos têm uma gama de usos em potencial, desde sensores leves para turbinas eólicas até baterias mais potentes e braçadeiras para ossos quebrados.
Os nanocompostos vão empolgar de verdade se conseguirmos produzí-los de maneira muito controlada. Se olharmos para as estruturas dos materiais da natureza, como madeira, vemos que eles são incrivelmente complexos. Os compostos e nanocompostos que criamos hoje em dia, em comparação, são extremamente rudimentares.
3. Polímeros regenerativos
Independente de quanto cuidado tivermos ao escolher materiais para engenharia baseados em sua capacidade de resistir a estresse mecânico e condições ambientais, uma hora eles vão falhar. Envelhecimento, degradação e perda de integridade por impacto ou fadiga, todos contribuem para isso. Não apenas gera prejuízo, como pode ser desastroso, como foi com a explosão da plataforma de petróleo Deepwater Horizon no Golfo do México em 2010.
Baseados em sistemas biológicos, novos materiais que podem se curar depois de sofrer danos outrora irreversíveis estão sendo desenvolvidos. Os polímeros não são os únicos materiais com esse potencia, mas eles são muito bons nisso. Poucos anos depois de sua descoberta no início do século, muitos sistemas regenerativos inovadores foram propostos.
O desafio é expandir esses conceitos para usos de larga escala, já que os polímeros regenerativos requerem um design muito mais complicado que a geração anterior. Mas esse parece ser o melhor caminho para se chegar em materiais duradouros e resistentes que podem ser usados em eletrônicos, transportes e revestimentos.
4. Eletrônicos Plásticos
A maioria dos polímeros são isolantes, portanto não conduzem eletricidade. No entanto, uma nova corrente surgiu no campo de pesquisa de polímeros no ano 2000, quando Alan MacDiarmid, Alan Heeger e Hideki Shirakawa ganharam o Prêmio Nobel por descobrirem que o polímero poliacetileno se tornava condutor ao receber impurezas através de um processo de doping. [*respira fundo* Deu pau na tecla de ponto final? @-@]
Esse processo não só pode tornar outros polímeros condutores, como pode fazer alguns deles virarem diodos emissores de luz (LEDs), o que nos permite imaginar telas de computador flexíveis, como a da imagem abaixo.
Nessa área, os polímeros ainda estão longe de superar os LEDs orgânicos e de silicone, mas mesmo assim são uma fonte barata e flexível de substitutos para os eletrônicos tradicionais. Os polímeros têm muito a oferecer, já que podem ser facilmente processados em forma líquida e impressos por uma impressora 3D.
Aparentemente, há muita pesquisa sendo feita nessa área, com os polímeros servindo como componentes ativos, como em semicondutores, ou mesmo como intermediários para outras substâncias, como tinta condutora.
5. Polímeros Inteligentes e Reativos
Géis e borrachas sintéticas podem facilmente ajustar sua forma para respodner a estímulos externos, ou seja, eles podem responder a mudanças ocorrendo à sua volta. Esse estímulo costuma ser uma mudança de temperatura ou de pH, mas nada impede que seja luz, ultrassom ou agentes químicos. Ao que parece, isso é muito útil para desenvolver materiais inteligentes para sensores, inoculadores de medicamentos e várias outras coisas.
Pode-se aumentar em muito a capacidade de um polímero de responder a esses estímulos se eles forem desenhados com esse propósito em mente. Mecanóforos, por exemplo, são unidades moleculares que alteram as propriedades do polímero quando expostos a forças mecânicas. Esse efeito seria útil em quase qualquer aplicação industrial, ainda mais se a tecnologia de regeneração fosse usada em conjunto.
Outras coisas que poderiam ser feitas com polímeros inteligentes incluem revestimentos para janelas que se limpam quando ficarem sujos ou suturas que desaparecem depois do ferimento estar curado.
Fonte: IFLScience
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