Polímero desenvolvido nos EUA avisa quando um material está quase quebrando

Engenheiros da Universidade de Illinois, nos EUA, desenvolveram moléculas sensíveis à força que mudam de cor quando o material onde foram aplicadas está prestes a falhar. A mudança de tonalidade nos chamados mecanóforos é reversível e pode ser detectada instantaneamente.

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É como se, cada vez que um objeto fosse quebrar ou se romper, o ponto de maior estresse ganhasse uma coloração diferente. Imagine duas pessoas puxando um pedaço de borracha em direções opostas e, quando estivesse prestes a arrebentar, o material transparente ficasse roxo. Ficaria bem mais fácil evitar o tombo.

O estudo apoiado pelo Centro de Excelência em Pesquisas Científicas da Força Aérea dos EUA vem sendo desenvolvido há mais de uma década pelo professor Hai Qian.

Nos experimentos anteriores, os polímeros utilizados demoravam a mudar de cor e quase nunca voltavam ao seu estado original. Já a nova estrutura permite uma mudança de coloração imediata e totalmente reversível, indicando um avanço e aumentando a expectativa para ver esse tipo de material marcando presença em produtos comerciais. Quando a força é aplicada a cor se altera e à medida que a tensão vai diminuindo ocorre um rearranjo molecular e tudo volta ao normal.

Veja o novo polímero flexível funcionando na prática:

Como funciona

Segundo a professora Nancy Sottos, que também participou da pesquisa, a resposta rápida e a reversibilidade observada nos polímeros permitirão que os engenheiros monitorem e detectem com antecedência se uma estrutura está sobrecarregada e com algum ponto de fadiga.

“A mudança de cor é o resultado do estresse aplicado às ligações que conectam os mecanóforos a uma cadeia de polímero. Agora estamos ligando esses elementos às cadeias do polímero usando um esquema de arranjo diferente, chamado de estrutura de oxazina”, complementa o professor Hai Qian.

Aplicações

Os materiais que utilizam a nova técnica podem ser usados como sensores de tensão em estruturas sujeitas a variações repentinas de estresse como pontes, edifícios e asas de aviões.

Os pesquisadores esperam que, em um futuro não tão distante, esses avanços também possam ser aplicados na área da biomecânica, com dispositivos que monitorem como nossos corpos reagem a forças externas. Já pensou se fosse possível prever e evitar que um músculo se rompesse ou que um osso fosse quebrado?

Fonte: University of Illinois, Chem Journal