Seda de aranha é supostamente cinco vezes mais forte que o aço. Com alguns ajustes genéticos, a seda do bicho-da-seda pode ficar ainda mais difícil. E agora, uma equipe diz que encontrou uma maneira de fiar fibras de seda próximas do nível do Kevlar – sem fios sintéticos, literalmente.
Notavelmente, a nova abordagem preserva a estrutura natural das fibras de seda e depende principalmente de temperaturas e pressões cuidadosamente controladas para endurecer a seda. De acordo com um recente Sustentabilidade da Natureza estudo sobre as descobertas, o calor e a pressão fundiram as fibras de seda em um material denso e transparente com resistência à tração maior que o osso e quase tão alta quanto as fibras de Kevlar. Em comparação com materiais artificiais, a fibra degrada-se mais facilmente, tornando-se um componente viável de tecnologias sustentáveis, observou o documento.
Além do mais, esta “seda fundida” também é transparente na faixa visível e possui propriedades ópticas relevantes para tecnologias sem fio e de imagem de próxima geração, Chun Mei Licoautor do estudo e engenheiro biomédico da Tufts University, disse ao Gizmodo.
Seguindo a tradição da seda
Historicamente, os humanos começaram a extrair seda dos bichos-da-seda já 8.500 anos atrás. Mas, nos últimos anos, a organização química única das fibras de seda atraiu um “ressurgimento do interesse” na seda para o desenvolvimento de materiais de alta tecnologia em engenharia biomédica, geração de energia, preservação de alimentos, sensores e muito mais, de acordo com o jornal.
“A questão inicial resultou de um problema antigo no processamento de biopolímeros naturais”, disse Li. A seda natural tem “propriedades mecânicas e funcionais impressionantes”, acrescentou, mas o processamento da seda exigiu um processo “lento e quimicamente intensivo” que “pode destruir a estrutura hierárquica que dá à seda muitas das suas propriedades úteis”.
Encontrando a zona da seda
Uma melhoria importante trazida pela nova abordagem é que ela não requer processamento excessivo com produtos químicos pesados; os pesquisadores “simplesmente alinham as fibras e aplicam calor e pressão, e elas se fundem em uma única etapa”, explicou Li em um artigo. Declaração de tufos. Para o estudo, Li e colegas trataram primeiro as fibras de seda disponíveis comercialmente com carbonato de sódio para remover a cobertura pegajosa produzida pelas traças da seda.
“O objetivo não era apenas ver se as fibras poderiam ser fundidas diretamente, mas também entender o que estava acontecendo durante o processo – como as fibras se uniram, como a estrutura mudou e por que o material final teve um bom desempenho”, disse Li ao Gizmodo.
O truque era encontrar uma zona ideal para prensar a seda a quente. Se as temperaturas e pressões fossem muito baixas, a seda ficava muito mole. Se as temperaturas e pressões fossem muito altas, a seda seria muito quebradiça ou quebraria completamente. A equipe pousou em uma janela entre 257 e 419 graus Fahrenheit (125 e 215 graus Celsius) e entre 1.900 e 9.800 atmosferas de pressão.
Sob estas condições, notavelmente, as fibras de seda agruparam-se e fundiram-se, assumindo uma nova forma que de alguma forma se assemelhava à estrutura da madeira. As poderosas ligações entre fibras distribuem qualquer tensão colocada no material, resultando em um material resistente e sólido que preserva as melhores propriedades da seda natural, de acordo com o comunicado.
A próxima grande novidade?
A equipe prevê que o novo material se tornará útil em uma vasta gama de aplicações. Os pesquisadores também realizaram testes balísticos e confirmaram que o material era “tão resistente a perfurações quanto os polímeros reforçados com fibra de carbono” usados em aviões e carros, relatou um relatório. Declaração da Universidade de Michigan sobre as descobertas. Eles até implantaram alguns em ratos e viram que os materiais se degradavam lentamente, o que significa que poderiam ser úteis para implantes médicos temporários.
Olhando para o futuro, a equipe deseja que sua seda mágica seja mais escalável e suporte formas complexas e está atualmente trabalhando em investigações de acompanhamento para atingir esse objetivo. A ideia é trazer parceiros industriais e comerciais dispostos a tentar incorporar a seda fundida em sensores e outras tecnologias, acrescentaram os pesquisadores.
“Os materiais sustentáveis não precisam ser substitutos fracos ou apenas simbólicos dos plásticos”, disse Li ao Gizmodo. “Alguns materiais naturais são altamente projetados pela natureza, e a seda é um deles. A sustentabilidade pode vir de um melhor design, melhor processamento e uma compreensão mais profunda dos materiais que já existem na natureza.”
