Descoberto o segredo da tenacidade dos plásticos

A capacidade de dobrar em vez de simplesmente se partir é uma das características que explicam a disseminação dos plásticos em todos os setores da vida moderna. Mas, até agora, os cientistas não sabiam exatamente o segredo dessa flexibilidade.

Rigidez versus flexibilidade

Os plásticos, ou polímeros, são utilizados desde a fabricação de brinquedos até os mais modernos aviões. Apesar de sua leveza e facilidade para serem moldados em qualquer formato, os plásticos resultam em peças rígidas e muito duráveis.

O que desafiava os cientistas era justamente essa rigidez, que se transforma em uma utilíssima capacidade de se dobrar e flexionar quando a peça é submetida a uma tensão mecânica. Essa propriedade é conhecida como "fluxo plástico."

"Esta é uma combinação estranha de propriedades... Esses materiais não deveriam ser capazes de fluir porque eles são sólidos rígidos, mas alguns deles conseguem," explica o químico Mark Ediger, da Universidade Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos.

Rearranjos moleculares

Agora, Ediger e seu orientando Hau-Nan Lee descreveram como isso é possível. Em um artigo publicado na revista Science, eles descrevem como as moléculas constituintes dos plásticos passam por um rearranjo molecular que aumenta de velocidade em até 1.000 vezes quando o material é submetido a um estresse físico, forçando o plástico a fluir.

Essa rapidez nos rearranjos moleculares é essencial para permitir que o material se adapte a diferentes condições sem se fraturar imediatamente em resposta à aplicação da tensão mecânica.

Vidros poliméricos

Os plásticos são um tipo de material conhecido pelos químicos como vidros poliméricos. Ao contrário de um cristal, no qual as moléculas ficam perfeitamente travadas em uma estrutura bem definida, um vidro é um material no qual as moléculas se misturam de forma totalmente aleatória.

Ao mesmo tempo em que essa desordem atômica significa que os vidros são quimicamente menos estáveis do que os cristais, ela também dá às moléculas dos materiais vítreos um certo espaço para se mover sem a quebra de suas ligações.

Resistência do acrílico

Os pesquisadores examinaram a capacidade mecânica de um plástico comum chamado polimetilmetacrilato - também conhecido como Plexiglas ou acrílico - e descobriram que um força aplicada sobre ele aumenta esses movimentos moleculares em até 1.000 vezes.

Os pesquisadores registraram rearranjos moleculares que levariam até um dia para acontecer em condições normais, ocorrerem em 50 segundos quando a força é aplicada.

"Da perspectiva mais fundamental, nós estamos tentando entender porque exercer uma pressão sobre um vidro permite que ele flua. A resposta a esta questão irá nos ajudar a modelar melhor o comportamento de materiais reais em aplicações reais," explicou Ediger.