Os pesquisadores do Universidade de Hokkaido desenvolveram um hidrogel que faz exatamente o oposto do que os materiais à base de polímeros, como garrafas plásticas, normalmente fazem. Geralmente esses materiais derretem ou perdem dureza quando expostos ao calor.
O novo hidrogel se torna 1.800 vezes mais sólido quando exposto ao calor: poderia proteger motociclistas e motoristas de acidentes.
Este hidrogel endurece quando aquecido e amolece quando resfriado. A descoberta da equipe, publicado na revista Advanced Materials, poderia levar à fabricação de roupas de proteção incríveis para acidentes rodoviários e esportivos.
Takayuki Nonoyama e Jian Ping Gong da Universidade de Hokkaido e seus colegas foram inspirados em como as proteínas permanecem estáveis dentro de organismos que sobrevivem em ambientes com temperaturas extremas.
Organismos que até sobrevivem ao calor de fontes termais e explosões vulcânicas em águas profundas permanecem vivos graças a interações eletrostáticas aprimoradas, como ligações iônicas. A equipe desenvolveu um gel poliacrílico barato e não tóxico, com base nesse princípio.
Hidrogel que se torna indestrutível ao calor
Um gel composto por ácido acrílico (PAAc) foi imerso em solução aquosa de acetato de cálcio. O PAAc por si só age como qualquer outro material à base de polímero e amolece quando aquecido. Mas quando o acetato de cálcio é adicionado, os resíduos externos do PAAc interagem com as moléculas de acetato de cálcio, de forma semelhante ao que acontece dentro das proteínas termofílicas, fazendo com que o PAAc atue de forma muito diferente.
A equipe descobriu que, quando atinge uma temperatura crítica, neste caso em torno de 60 ° C, o material rapidamente se transforma de um hidrogel macio e transparente em plástico rígido e opaco.
Quando aquecido, o material torna-se 1.800 vezes mais rígido, 80 vezes mais resistente e 20 vezes mais duro que o hidrogel original. A transição de suave para duro é completamente reversível à medida que a temperatura muda.
Além disso, os cientistas conseguiram ajustar a temperatura de comutação ajustando a concentração dos ingredientes.
Eles, portanto, demonstraram uma possível aplicação do material combinando-o com um tecido de lã de vidro. Assim, mesmo este tecido, macio à temperatura ambiente, se esfregado contra uma superfície de asfalto por cinco segundos a uma velocidade de 80 km / hora, endurece e não sofre nenhum dano, exceto por algumas ligeiras abrasões na superfície.
Takayuki Nonoyama afirma que “Roupas feitas de tecidos semelhantes poderiam ser usadas para proteção contra acidentes rodoviários ou lesões esportivas. Nosso material também poderia ser usado como cobertura de janela, o que absorveria o calor para manter os ambientes internos mais frescos.”
O gel polimérico pode ser facilmente produzido com matérias-primas versáteis, baratas e não tóxicas, comumente encontradas na vida cotidiana.
