Credito: Universidade Nacional da Austrália (ANU)
"Com a química especial que desenvolvemos no hidrogel, ele pode se reparar após ser quebrado como a pele humana", explica o químico Luke Connal, da Universidade Nacional da Austrália.
"Os hidrogéis geralmente são fracos, mas nosso material é tão forte que pode facilmente levantar objetos muito pesados e mudar de forma como os músculos humanos."
Ter um material mole com essas propriedades notáveis pode ser imenso para o desenvolvimento da robótica eletrônica de última geração e dispositivos biomédicos. A criação de um hidrogel que muda de forma e tem múltiplas funções provou ser um desafio contínuo para os cientistas, mesmo com inspiração natural de água-viva, pepino do mar e armadilhas para moscas de Vênus.
Enquanto alguns hidrogéis podem suportar o estresse mecânico, outros têm propriedades de autocura e outros ainda têm a capacidade de memorizar formas ou alterar cores.
Tanto quanto os pesquisadores da ANU sabem, ninguém mais foi capaz de incorporar todas essas funções em um gel abrangente. Pelo menos, não na velocidade e eficiência que eles alcançaram.
Colocando o material em vários testes, os autores afirmam ter criado o primeiro hidrogel dinâmico que é forte, resistente, resistente à fadiga, autocura e capaz de mudar de forma e 'lembrá-los' depois.
"As vantagens de usar esse hidrogel multifuncional são demonstradas ainda mais pela capacidade de levantar objetos pesados de maneira reversível e repetível com estímulos térmicos", escreve a equipe .
Usando esse material, os pesquisadores fizeram filmes extremamente finos de "carne" sem qualquer ruptura. Quando esses filmes eram aquecidos ou resfriados, eles mudavam para diferentes formas, dobrando-se de uma maneira ou de outra antes de retornar ao seu estado original junto com a temperatura.
Ao contrário de muitos outros hidrogéis , que às vezes levam 10 minutos ou mais para mudar de forma, os autores dizem que o gel leva apenas 10 segundos para dobrar. Aqui, a chave é chamada de ligações dinâmicas de hidrogênio do gel e ligações dinâmicas de imina (carbono-nitrogênio), que trabalham juntas para formar " propriedades sem precedentes ".
As ligações dinâmicas têm uma alta resposta aos estímulos, o que as torna perfeitas para adaptação ambiental e autoconserto, e as ligações iminas, em particular, têm uma cinética de reação rápida que pode permitir a autocura rápida.
Além disso, os autores dizem que esses materiais podem ser facilmente preparados usando química simples e, se outros polímeros forem adicionados à mistura molecular, talvez ainda mais funções possam ser alcançadas.
Se a temperatura for de alguma forma usada como controle, os autores pensam que esse gel poderá um dia ser movido como um músculo artificial.
"Em muitos filmes de ficção científica, vemos os trabalhos mais desafiadores dos robôs humanóides artificiais. Nossa pesquisa deu um passo significativo para tornar isso possível", diz o engenheiro de materiais Zhen Jiang.
"Prevemos que os pesquisadores que trabalham na próxima geração de robôs flexíveis estarão interessados e empolgados com a nova maneira de produzir hidrogéis".
Enquanto isso, a equipe espera transformar seu hidrogel em uma tinta imprimível em 3D.
O estudo foi publicado em Advanced Materials .
Expandindo referencias:
Cientistas - Dr. Zhen Jiang e Professor Associado Luke Connal.
Crédito: Universidade Nacional da Australia (ANU)
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