Grupo brasileiro desenvolve novos materiais misturando cerâmica e plástico

Nanopartículas cerâmicas com plástico
Pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) estão desenvolvendo uma nova categoria de materiais poliméricos.
Entre outras façanhas, esses novos materiais poderão ajudar a baratear os polímeros biodegradáveis disponíveis atualmente no mercado, além de dar origem a diversas soluções nas áreas da medicina e meio ambiente.
Compostos por partículas de materiais cerâmicos e poliméricos (plásticos), com dimensões em escala nanométrica (1 nanômetro equivale a um milionésima de milímetro), dispersas em uma matriz polimérica, esses novos materiais apresentam melhores propriedades mecânicas, ópticas e de transporte do que os polímeros convencionais.
"A combinação de nanopartículas com a matriz polimérica confere melhores propriedades mecânicas, ópticas e de transporte ao plástico final. No caso, por exemplo, de produtos como sacolas plásticas, também possibilita diminuir a quantidade de polímero biodegradável e o custo do material final, melhorando suas propriedades mecânicas e de transporte e mantendo a capacidade de mais rápida degradação em comparação com os polímeros tradicionais", disse Rosário Elida Suman Bretas, coordenadora do projeto.
Esses novos sistemas poliméricos nanoestruturados têm diversas aplicações na área de embalagens, uma vez que diversos polímeros comerciais possuem limitações para serem utilizados para esse fim, como não apresentarem a transparência necessária.
Ao misturá-los com outros polímeros em escala nanométrica que apresentam um comportamento mais adequado para serem utilizados como embalagem, é possível melhorar as propriedades e manter o sistema polimérico transparente.
"As propriedades mecânicas dos dois polímeros são modificadas quando eles são misturados. Às vezes um reforça ou melhora a estabilidade química do outro", disse Elias Hage Júnior, um dos pesquisadores do projeto.
Suporte para crescimento de células
Outras possíveis aplicações dessas misturas de plásticos e cerâmica estão na medicina, para o desenvolvimento de nanofibras poliméricas que servem de suporte de crescimento e diferenciação de células-tronco.
Formadas por polímeros com diâmetro nanométrico, nos quais são incorporadas nanopartículas de compostos biocompatíveis com o corpo humano, como a hidroxiopatita (mineral que representa 70% da composição dos ossos), as nanofibras compõem um emaranhado que é muito parecido com a matriz extracelular, que sustenta as células humanas.
Ao colocar células sobre esse emaranhado de nanofibras, elas se sentem "em casa" e se ancoram no material, conforme observaram os pesquisadores do grupo em trabalhos realizados em conjunto com cientistas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e da Universidade de Estrasburgo, na França.
"O plástico tem proporcionado saídas espetaculares em certas áreas como a medicina devido ao fato de a maior parte dos polímeros ser biocompatível com o corpo humano", disse Bretas.
Sensores de pH
Na área ambiental, uma das possibilidades de aplicação dos sistemas poliméricos nanoestruturados está em sensores para medir o pH (acidez).
Os pesquisadores acabaram de desenvolver um tecido com essa finalidade, composto pela incorporação de polianilina (um polímero que muda de cor de acordo com a condutividade) na forma nanométrica disperso em outro polímero, a poliamida 6 (náilon).
"Estamos desenvolvendo esses produtos em escala de laboratório e ainda deverá levar um tempo para serem produzidos em escala industrial, principalmente porque são caros e é preciso incorporar um gasto de energia muito maior do que necessário para produzir os polímeros convencionais", explicou a professora Rosário.
Desafios tecnológicos
Um dos desafios tecnológicos com que os pesquisadores se defrontam para realizar essas misturas de polímeros é compatibilizar suas características. Apesar de terem a mesma origem (são todos orgânicos), eles apresentam propriedades e características diferentes.
Outro grande desafio é dispersar e distribuir as partículas em escala nanométrica dentro da massa geralmente fundida da matriz de polímero que, em função de suas forças viscoelásticas, faz com que as nanopartículas se agreguem, formando aglomerados - enquanto o ideal é que as nanopartículas permaneçam longe uma das outras para, dessa forma, reforçarem as propriedades do plástico final.
"É como se tentasse pegar mel quente e distribuir dentro dele partículas que são invisíveis a olho nu", comparou Rosário.
Para desenvolver esses novos materiais, os pesquisadores utilizam os mesmos equipamentos empregados para produção dos plásticos convencionais, como extrusoras. Entretanto, de acordo com Rosário, talvez será preciso, no futuro, utilizar outros processos.