Nanofibras quebram cabo-de-guerra entre resistência e tenacidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/05/2013

Como o jato da tecelagem eletrostática é contínuo, torna-se possível criar fibras muito longas, sem quebras.
[Imagem: Joel Brehm/Dimitry Papkov/Yuris Dzenis]

Nanofibras

Entre os materiais artificiais, ou compósitos, de melhor desempenho, as fibras de carbono são de longe as mais conhecidas.

Mas é possível fazer fibras de outros materiais, sobretudo de materiais que sejam mais baratos e possam superar de longe os polímeros empregados hoje.

Dimitry Papkov e seus colegas da Universidade de Nebraska, nos Estados Unidos, demonstraram isto criando nanofibras que, além de serem extremamente resistentes, têm uma elevada tenacidade, a capacidade para resistir a uma tensão.

Segundo o grupo, as novas fibras poderão mudar a forma como são fabricadas peças para aviões, coletes à prova de balas e artigos esportivos, de raquetes e bicicletas a peças para carros de corrida.

A maioria das fibras avançadas tem poucas regiões amorfas, o que faz com que elas se quebrem facilmente.

No uso aeronáutico, por exemplo, onde a quebra de um material compósito pode ter consequências catastróficas, os engenheiros acabam usando mais material, tornando o avião mais pesado.

Papkov superou esse problema criando nanofibras de uma espécie de acrílico (policrilonitrila) por meio de uma técnica chamada tecelagem eletrostática (electrospinning), na qual uma elevada tensão é aplicada a uma solução polimérica até produzir um fino jato do material.

Como o jato é contínuo, torna-se possível criar fibras muito longas, sem quebras.

Tenacidade e resistência

Mas o mais importante é que os pesquisadores conseguiram produzir nanofibras com uma espessura que não apenas tornou-as mais fortes, mas também aumentou sua tenacidade.

A resistência é a capacidade de um material para suportar uma carga. A tenacidade de um material representa a quantidade de energia necessária para quebrá-lo. Tipicamente, resistência e tenacidade são duas características mutuamente excludentes.

Os pesquisadores acreditam que a maior tenacidade foi gerada pela baixa cristalinidade das nanofibras, ou seja, pelo aumento de suas regiões amorfas.

Como as nanofibras acrílicas têm muitas áreas que são estruturalmente desorganizadas, estas regiões amorfas permitem que as cadeias moleculares deslizem mais, dando-lhes a capacidade para absorver mais energia.

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