Do freezer à fornalha, puxe à vontade!

Manter as propriedades de um material viscoelástico não é fácil. É fácil encontrar exemplos cotidianos de materiais contendo borracha que são danificados por altas ou baixas temperaturas. As borrachas mais simples, como as de látex, muitas vezes são danificadas em temperaturas tão baixas quanto 80 ºC. Hoje em dia, as borrachas de silicone estão entre as mais resistentes do mercado; porém, seus dias de glória estão ameaçados...

Máscara em borracha de silicone.

Cientistas japoneses conseguiram desenvolver uma malha de nanotubos de carbono que tem a viscosidade semelhante à do mel e uma elasticidade semelhante à da borracha. Este material lembra a borracha de silicone, mas com um detalhe interessante que não é observado na última: se mantém elástico em uma ampla faixa de temperatura. Enquanto a borracha de silicone se torna quebradiça e dura abaixo de -55 ºC e se decompõe acima de 300 ºC , a borracha de nanotubos de carbono mantém sua estrutura e viscoelasticidade entre -196 e 1000 ºC.

Uma técnica que permite a obtenção de nanotubos extremamente longos é usada para a fabricação da rede de nanotubos. Milímetros por nanometros na estrutura microscópica da "borracha de nanotubos".
(Esta figura é de um trabalho sobre o método de obtenção e não trata do material viscoelástico deste texto. Ver: Patole et al, 2008, Carbon 46: 1987-93)

Esse material foi sintetizado pela técnica de deposição química a vapor auxiliada por água, uma técnica que permite a síntese de nanotubos bastante longos, de cerca de alguns milímetros de comprimento! (imagine algo com um comprimento cerca de 1 milhão de vezes maior que seu diâmetro...difícil encontrar exemplos macroscópicos). Os nanotubos são arranjados, durante a síntese, como uma malha, uma rede 3D, na qual estes fazem contato uns com os outros em alguns pontos de sua estrutura. Depois desta síntese, o material é comprimido para adquirir a viscoelasticidade. E o segredo de tudo está nesta compressão: é durante ela que a ligação por forças de van der Waals entre os diferentes nanotubos forma um padrão que confere ao material uma capacidade de deformação seguida de retorno à condição inicial.

Um material com esta resistência térmica e esta viscoelasticidade pode ser usado para amenizar vibrações ou absorver fortes impactos em ambientes extremos, desde o espaço com suas baixíssimas temperaturas até fornalhas e caldeiras. Mais informações podem ser obtidas no artigo original do trabalho (M. Xu et al., Science 330 (2010) 1364).