Cientistas do MIT conseguiram agora obter um material compósito contendo entre 60 e 90% de nanocristais de celulose, obtidos de fibras vegetais, a maior fração obtida até hoje em um compósito, demonstrando que já assim o material é mais forte que alguns tipos de osso e mais duro do que as ligas de alumínio típicas.
Da natureza vem um material com propriedades incríveis: duro como osso e rígido como alumínio, foi projetado por uma equipe de pesquisadores liderados pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT) e é composto por mais de 60% de nanocristais de celulose, obtidos a partir de fibras vegetais.
A parte mais dura de uma árvore não reside em seu tronco ou raízes, mas nas paredes de suas células microscópicas. De fato, uma única parede celular de madeira é composta de fibras de celulose, o polímero mais abundante na natureza e o principal componente estrutural de todas as plantas e algas.
Dentro de cada fibra estão nanocristais de celulose reforçados (CNCs), cadeias de polímeros orgânicos dispostos em padrões cristalinos quase perfeitos. Em escala nanométrica, esses compostos são mais fortes e rígidos que o Kevlar, uma fibra sintética de aramida inventada em 1965 por Stephanie Kwolek , cuja principal característica é sua incrível resistência mecânica à tração, tanto que isso, para uma mesma massa, é 5 vezes o de aço.
A cada ano, mais de 10 bilhões de toneladas de celulose são sintetizadas a partir da casca, madeira ou folhas de plantas, sendo a maior parte utilizada na fabricação de papel e tecidos, enquanto uma parte é transformada em pó para uso em espessantes alimentícios e cosméticos.
Pesquisadores há muito colocam os CNCs sob a lupa porque, se pudessem ser transformados em materiais reais, poderiam realmente ser um caminho para plásticos mais resistentes, sustentáveis e de origem natural (com os cuidados necessários para evitar o desmatamento ainda mais feroz que os atuais ). Mas até agora apenas pequenas frações de CNC foram incorporadas, já que os cristais geralmente tendem a se aglomerar e se unir apenas fracamente às moléculas do polímero.
Agora os cientistas do MIT conseguiram agora obter um material compósito contendo entre 60 e 90% de CNC, a maior fração obtida até hoje em um compósito, demonstrando que já desta forma o material é mais resistente que alguns tipos de osso. ligas de alumínio típicas, com uma microestrutura de tijolo e argamassa que lembra o nácar, a casca interna dura de alguns moluscos.
@Massachusetts Institute of Technology
E não só isso: a equipe conseguiu aperfeiçoar uma receita que pode ser útil na produção do material via impressão 3D, bem como com métodos convencionais e já obteve e derreteu o compósito em pedaços de filme do tamanho de um centavo que usaram para testar a resistência e dureza do material.
Uma possível aplicação deste compósito é odontológica: de fato, já está disponível um protótipo de dente que demonstra a possibilidade de fazer implantes dentários à base de celulose dessa maneira, mas também qualquer produto plástico, mais forte, mais resistente e mais sustentável.
Ao criar compósitos CNC de alta carga, podemos dar aos materiais à base de polímeros propriedades mecânicas que nunca tiveram antes – explica A. John Hart, que liderou o estudo – Se pudermos substituir alguns plásticos à base de petróleo por celulose derivada naturalmente, provavelmente é melhor para o planeta também
O trabalho foi publicado em Springer.
