A composição é basicamente água: 80%. Ainda assim, um material desenvolvido por cientistas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, age como um vidro ultraduro e inquebrável quando comprimido. Macio e forte, ele pode "sobreviver" ao atropelamento de um carro. A "supergeleia" foi apresentada recentemente em um artigo publicado na revista Nature Materials e, segundo os criadores, tem potencial para ser aplicada em áreas distintas, como robótica, bioeletrônica e até como substituto da cartilagem humana em dispositivos biomédicos.
"Com 80% de conteúdo de água, você pensaria que ele explodiria como um balão d'água, mas não acontece: ele permanece intacto e suporta enormes forças de compressão", relata, em comunicado, Oren Scherman, líder da pesquisa. Em imagens de simulações divulgadas pela universidade britânica, o material resiste à passagem sucessiva de um veículo automotivo. O segredo da resistência está na rede de polímeros mantidos unidos por uma série de interações químicas reversíveis, ajustadas para controlar as propriedades mecânicas do gel.
A maneira como os materiais se comportam — sejam macios, firmes, quebradiços ou fortes — depende da estrutura molecular deles. Os hidrogéis elásticos, semelhantes à borracha, têm muitas propriedades que agradam aos cientistas, como a resistência. Porém, fazer hidrogéis que resistam à compressão sem serem esmagados é um desafio, conta Zehuan Huang, o primeiro autor do estudo. "Para fazer materiais com as propriedades mecânicas que desejamos, usamos reticuladores em que duas moléculas são unidas por meio de uma ligação química. Usamos reticuladores reversíveis para fazer hidrogéis macios e elásticos, mas fazer um hidrogel duro e compressível é difícil, e projetar um material com essas propriedades é totalmente contraintuitivo", detalha.
Algema molecular
A equipe usou moléculas em forma de barril, chamadas cucurbiturilos, para fazer um hidrogel com a capacidade que foge do esperado. O cucurbiturilo contém duas moléculas em sua cavidade, como uma algema molecular. Os pesquisadores projetaram moléculas que "preferissem" permanecer dentro da cavidade do cucurbiturilo por mais tempo, mantendo a rede de polímero firmemente ligada e, consequentemente, garantindo a resistência. "A maneira como o hidrogel pode suportar a compressão foi surpreendente, não era como nada que vimos nos hidrogéis", diz Jade McCune, coautora do artigo.
Segundo ela, o grupo também percebeu que essa característica poderia ser facilmente controlada mudando a estrutura química das moléculas que compõem a algema. Assim, o desempenho mecânico do hidrogel pode variar para estados semelhantes ao da borracha ou ao do vidro. "Nós revisitamos a física tradicional do polímero e criamos uma classe que abrange toda a gama de propriedades de materiais, desde as da borracha às do vidro, completando, assim, o quadro", comemora Scherman. "Até onde sabemos, esta é a primeira vez que os hidrogéis de vidro são feitos. Não estamos apenas escrevendo algo novo nos livros didáticos, o que é realmente empolgante, mas estamos abrindo um novo capítulo na área de materiais macios de alto desempenho", completa Huang.
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