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Os filmes de látex sintético são amplamente utilizados em muitos campos, mas geralmente contêm aditivos nocivos para aumentar sua resistência. Em um estudo recente, pesquisadores do Japão desenvolveram uma nova classe de filmes de látex compostos por nanopartículas de acrílico reticuladas com rotaxano. Esses filmes exibem propriedades mecânicas notáveis, incluindo excelente resistência à propagação de trincas sem quaisquer aditivos, e são facilmente recicláveis, abrindo caminho para materiais mais ecológicos.
Materiais poliméricos sintéticos, como plásticos e borrachas, tornaram-se onipresentes em nossas vidas diárias. Portanto, é essencial garantir que sejam seguros, duráveis e sustentáveis. Isso é especialmente verdadeiro para filmes de látex sintético, que são amplamente utilizados em embalagens, biomedicina e eletrônicos.
Mas o que exatamente são filmes de látex sintético? Simplificando, eles são um tipo de filme à base de nanopartículas que são produzidos por secagem de uma mistura de nanopartículas de polímero e água. À medida que o solvente evapora, as nanopartículas tornam-se mais compactas até que finalmente as interações entre as cadeias poliméricas nos limites das nanopartículas criam um filme coerente. Infelizmente, os filmes de látex produzidos dessa maneira são fracos. Na maioria dos casos, solventes orgânicos e cargas devem ser adicionados à mistura inicial para melhorar as propriedades mecânicas do produto final. Esses aditivos não são apenas caros, mas também prejudiciais ao meio ambiente.
Felizmente, uma equipe de pesquisadores do Japão, liderada pelo professor associado Daisuke Suzuki, da Universidade de Shinshu, desenvolveu recentemente uma maneira inovadora de produzir filmes de látex à base de nanopartículas elásticas resistentes e resistentes a rachaduras sem usar esses aditivos. Seu trabalho, disponibilizado online em 16 de junho de 2023 e publicado no Volume 39, Número 26 do Langmuir jornal em 4 de julho de 2023, incluiu contribuições de Yuma Sasaki da Universidade de Shinshu e do professor Toshikazu Takata da Universidade de Hiroshima.
A chave para sua abordagem foi uma nova estrutura molecular conhecida como rotaxano, que compreende dois componentes principais – uma molécula semelhante a um anel e uma molécula de “eixo” linear. A molécula em forma de anel é enfiada através da molécula do eixo, que fica aprisionada mecanicamente devido ao formato das terminações do eixo.
Os pesquisadores alavancaram esse mecanismo de intertravamento no rotaxano, fazendo com que a molécula semelhante a um anel se ligasse quimicamente a uma cadeia de polímero e a molécula do eixo a outra cadeia. Em seguida, eles prepararam misturas de água e nanopartículas de polímero por ultrassom padrão e polimerização subsequente que, por sua vez, foram usadas para produzir filmes de látex. Os experimentos de alongamento realizados nesses filmes revelaram que a estratégia baseada em rotaxano resultou em algumas propriedades notáveis. “Em contraste com os polímeros elásticos convencionais à base de nanopartículas, os filmes de látex compostos pelas nanopartículas reticuladas com rotaxano exibiram um comportamento incomum de propagação de rachaduras ” explica o Dr. Suzuki. “A direção da propagação da trinca mudou de paralela à trinca para perpendicular à trinca, resultando em um aumento da resistência ao rasgo.“
A nova abordagem para fazer filmes de látex oferece muitas vantagens sobre os métodos convencionais. Mais importante ainda, nenhum aditivo tóxico é necessário para obter uma resistência razoável do filme. Além disso, como apenas uma pequena quantidade de rotaxano é necessária, o peso total dos filmes pode ser mantido baixo, preservando a flexibilidade. Os filmes de látex propostos também são sustentáveis. “Eles são degradáveis e podem ser facilmente desmontados em nanopartículas individuais, simplesmente mergulhando-os em um solvente orgânico ecológico, como uma solução aquosa de etanol,” destaca o Dr. Suzuki. “Essas nanopartículas podem formar um filme novamente após a evaporação da solução. Os resultados desta pesquisa podem, portanto, ajudar a criar materiais altamente duráveis e recicláveis.“
No geral, a equipe espera que seu trabalho amplie o escopo para o design de novos filmes poliméricos sem aditivos. Esses materiais poderiam, assim, tornar-se biocompatíveis, com aplicações potenciais em biotecnologia e medicina, além de embalagens, revestimentos industriais e adesivos.
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