Universidade de Osaka desenvolve estratégia de múltiplos caminhos para aumentar a tenacidade de elastômeros

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Osaka (University of Osaka) desenvolveram uma estratégia cooperativa de múltiplos caminhos para aumentar a tenacidade de elastômeros, com resultados publicados na Nature Communications.

Elastômeros são polímeros altamente elásticos que podem sofrer grandes deformações sob tensão externa e retornar à sua forma original quando a tensão é removida. No entanto, os elastômeros tradicionais carecem de tenacidade, e microfissuras podem facilmente levar ao rasgamento do material. Para melhorar a tenacidade, a indústria geralmente adota estratégias de dissipação de energia, nas quais o polímero absorve e converte energia mecânica durante a deformação, reduzindo o risco de propagação de fissuras.

Atualmente, existem três principais vias de dissipação de energia. A primeira é o deslizamento molecular, que incorpora moléculas de rotaxano no elastômero, permitindo que deslizem e girem sob força externa, redistribuindo a tensão. A segunda é a quebra de ligações induzida por força, inserindo moléculas com ligações "sacrificiais" no elastômero, que se rompem sob tensão, retardando o dano. A terceira é o emaranhamento de cadeias, introduzindo emaranhamentos estruturalmente definidos por meio de design molecular, permitindo que as cadeias deslizem sob tensão e redistribuam a tensão da rede.

O uso isolado de qualquer uma dessas estratégias tem um efeito limitado no aumento da tenacidade dos elastômeros. Integrar múltiplos mecanismos em um único material e ativá-los sequencialmente para alcançar uma tenacidade sinérgica continua sendo um desafio técnico. A equipe da Universidade de Osaka introduziu moléculas de anel com ligações sacrificiais no elastômero. A primeira autora, Xue Li, explicou que o estudo integrou três vias de dissipação de energia, que são ativadas sequencialmente à medida que a tensão aplicada aumenta. Quando a tensão é aplicada, as moléculas de anel primeiro deslizam para absorver a força; com o aumento da tensão, os anéis se rompem, formando cadeias lineares; sob tensão ainda maior, as cadeias lineares se emaranham com outras cadeias, dissipando energia por meio do deslizamento da rede. Esse mecanismo de ativação sequencial aumenta sinergicamente a tenacidade do elastômero.

Essa estratégia pode ser usada para fabricar materiais que combinam flexibilidade e durabilidade, com aplicações que abrangem produtos como pneus, luvas e adesivos. A pesquisa foi publicada na Nature Communications sob o título "Aumento da tenacidade de elastômeros por meio da ativação sequencial de dissipação de energia por múltiplos caminhos", com o DOI do artigo 10.1038/s41467-026-74148-z.