Muitas das soluções inovadoras na história da humanidade, de aviões a navios, de naves espaciais a drones, foram inspiradas na natureza. A esta ciência se dá o nome de biomimética. Mas este avanço não teria sido possível se apenas copiássemos o design das incríveis estruturas naturais; a resistência dos materiais e suas funcionalidades intrínsecas muitas vezes não se mostraram suficientes para que as aplicações suportassem as cargas aplicadas, e o inevitável excesso de massa utilizado para obter maior resistência mecânica, certamente inviabilizou milhares de projetos promissores ao longo da história.
O advento dos materiais compósitos, sejam eles sólidos ou ocos, habilitou tecnologias impensáveis em um passado recente e impulsionou a demanda por materiais cada vez mais adaptáveis a ambientes extremos. Os smart materials, compósitos com propriedades que se adaptam ao ambiente e/ou à aplicação, são o estado da arte nesta matéria e a nanotecnologia tem contribuído largamente para a construção deste tipo de material. Alguns exemplos de smart materials são: tintas autorregenerativas, materiais responsivos a estímulos, como por exemplo músculos sintéticos e estruturas automontáveis, superfícies altamente hidrofóbicas, aeronaves que rompem a barreira do som, entre outros. Um exemplo promissor, lançado recentemente, é a haste de sustentação de para-lamas em implementos rodoviários desenvolvida pela Composs, uma unidade de negócios da Frasle Mobility: inspiradas em galhos de árvores, essas peças foram projetadas para substituir suportes de aço e, diferentemente da peça original, o engate foi projetado para sofrer tração ao invés de compressão, modo de maior resistência para um compósito de fibra longa.
Mas o que torna a nanotecnologia tão especial em comparação com toda a tecnologia de aditivos para polímeros que foi desenvolvida nas últimas décadas? A resposta está no que nos torna o que somos e o que faz com que tudo ao nosso redor seja o que é: a matéria. O que define a forma, o estado e as propriedades da matéria, entretanto, são as interações, sejam elas interatômicas ou intermoleculares, e as quatro forças fundamentais da natureza. Todos nós já ouvimos falar da gravidade, a força fundamental predominante em nossa escala, uma força fraca que depende diretamente da massa para interferir no comportamento da matéria. Quando reduzimos a massa de um composto até que ela se torne desprezível (fenômeno observado na escala nano), ocorre uma inversão na predominância de forças, fazendo com que a força eletromagnética se torne a principal. O que isso significa? Ao contrário de um aditivo comum, que na maioria dos casos melhora uma propriedade e sacrifica outras, a nanoestruturação dos materiais transforma-os numa nova classe de materiais, os nanocompósitos.
Por definição, nanocompósito é o nome que se dá à classe de materiais sólidos multifásicos em que a fase contínua é geralmente formada por um polímero e a descontínua por um material nanoestruturado, isto é, com pelo menos uma das três dimensões espaciais abaixo de 100 nm (NESIC & SESLIJA, 2017).
Os nanocompósitos, quando bem planejados e bem construídos, apresentam diversas novas propriedades, além de adquirirem adaptabilidade a ambientes extremos como o limiar entre o mar e a atmosfera ou as baixíssimas temperaturas do espaço. Alguns dos aspectos fundamentais dos nanocompósitos são:
Propriedades aprimoradas: maior resistência mecânica, térmica e química, melhor condutividade elétrica e térmica, aumento da barreira contra gases e líquidos etc.
Funcionalidades inovadoras: sensibilidade a diferentes estímulos (luz, temperatura, campo magnético), propriedades antibacterianas, autolimpantes e anticorrosivas etc.
Apelo ESG¹: redução da massa e do uso de matérias-primas, menor consumo de energia na produção, maior vida útil dos produtos etc.
O uso de nanocompósitos pela indústria oferece uma série de vantagens em relação aos materiais tradicionais, melhorando desempenho e criando funcionalidades avançadas. Dentre as principais aplicações podemos destacar, por exemplo: peças mais leves e resistentes e redução do consumo de combustíveis para as indústrias automotiva e aeroespacial; embalagens mais leves e com melhor barreira contra gases e líquidos, que aumentam a vida útil dos alimentos; componentes eletrônicos menores, mais eficientes e com menor consumo de energia; materiais de construção mais leves, resistentes e duráveis; tecidos mais leves, respiráveis, resistentes à água e com propriedades antibacterianas e de proteção solar.
Por ser uma classe de materiais em rápido desenvolvimento e com um enorme potencial para revolucionar diversos setores da indústria, os nanocompósitos estão no foco das pesquisas da NIONE. Trabalhamos com parceiros de mercado, especialistas em suas áreas de atuação, para criar em conjunto soluções que cheguem prontas para o uso ao consumidor final.
¹ do inglês: Environment, Social & Governance
Para mais informações:
NIONE: https://nione.tec.br/
ALMACO: https://almaco.org.br/
Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF): https://cdmf.org.br/
nanoHUB: https://nanohub.org/
NESIC & SESLIJA, 2017. DOI: 10.1016/B978-0-12-804302-8.00019-4.
