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A estrutura dos polímeros semicristalinos depende em grande parte de quão fortemente suas cadeias moleculares estão emaranhadas. Isso foi demonstrado em um novo estudo de pesquisadores da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), publicado na revista científica Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS). Após inúmeras experiências, os pesquisadores desenvolveram um novo modelo para prever a estrutura microscópica dos materiais, bem como suas propriedades. Polímeros são moléculas de cadeia longa. Os polímeros semicristalinos são uma mistura de elementos sólidos e líquidos. Eles são frequentemente usados em plásticos e materiais de embalagem.
Quando os materiais esfriam, eles geralmente formam uma estrutura cristalina no nível molecular, ou seja, todas as partículas estão em um padrão bem ordenado. “Um processo semelhante ocorre quando os polímeros semicristalinos se formam, exceto que nem todas as regiões cristalizam”, explica o físico Professor Thomas Thurn-Albrecht, da MLU. Em vez disso, existem as chamadas regiões amorfas que apresentam uma estrutura desordenada após o resfriamento. Aqui são encontrados emaranhados que estão entrelaçados uns com os outros. Em polímeros semicristalinos, camadas ordenadas e desordenadas se alternam continuamente em um nível nano. Esta estrutura especial também lhes confere propriedades únicas: são flexíveis e elásticas, além de relativamente robustas. Isso os torna particularmente adequados como materiais de embalagem e estruturais.
As propriedades dos polímeros semicristalinos dependem em grande parte de dois fatores: as espessuras das camadas acima mencionadas e quão fortemente as cadeias nas regiões amorfas estão emaranhadas. Segundo Thurn-Albrecht, os fatores que influenciam a espessura do cristal já são bem conhecidos, mas o conhecimento sobre camadas amorfas ainda é bastante limitado. Sua equipe investigou o processo de formação de cristais especificamente para essas camadas em colaboração com um grupo liderado pelo professor Kay Saalwächter da MLU. Com base em suas medições em um polímero modelo, os físicos descobriram que a espessura das camadas amorfas é determinada em grande parte por seus emaranhados. Os pesquisadores também desenvolveram um modelo simples para descrever essa relação.
“Presumimos que nosso modelo pode ser aplicado a muitos polímeros diferentes. Isso inclui materiais que, no momento, não são muito usados”, diz Thurn-Albrecht. As novas descobertas podem ajudar a melhorar os materiais existentes ou substituí-los – total ou parcialmente – por alternativas mais sustentáveis.
O estudo foi financiado pela Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Fundação Alemã de Pesquisa) e pelo Ministério da Ciência, Energia, Proteção Climática e Meio Ambiente da Saxônia-Anhalt.
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