Depois de quase um século de tentativa e erro na indústria, engenheiros finalmente decifraram o que torna a borracha reforçada tão eficiente. Um estudo publicado nesta semana na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) identifica, pela primeira vez, o mecanismo físico por trás da resistência desse material, presente em pneus de caminhão, vedações industriais, dispositivos médicos e até componentes aeroespaciais.
A fórmula é conhecida desde 1944: ao adicionar partículas microscópicas de carbono (carbon black) à borracha, o material ganha rigidez e resistência extraordinárias, a ponto de suportar o peso de um jato totalmente carregado. O que nunca havia sido explicado, no entanto, é por que essa combinação funciona tão bem.
Mistério de 100 anos
“Como é possível que estejamos usando isso há 80, 90, 100 anos e não saibamos realmente como funciona? Foi tudo por tentativa e erro”, afirmou David Simmons, autor sênior do estudo e engenheiro da Universidade do Sul da Flórida (USF). Segundo ele, fabricantes de pneus compram diferentes tipos de carbon black sem saber exatamente o que justifica o valor agregado de cada um.
Para chegar à resposta, a equipe rodou cerca de 1.500 simulações moleculares envolvendo centenas de milhares de átomos. O resultado unificou hipóteses que competiam entre si há décadas: a formação de redes internas de cadeias moleculares, as interações adesivas entre partículas e o efeito de preenchimento de espaço contribuem, juntos, para o fenômeno.
A explicação final envolve um conceito chamado incompatibilidade do coeficiente de Poisson. A borracha pura resiste a mudanças de volume, quando esticada, fica mais fina, mas mantém o volume constante. Ao receber as partículas de carbono, o composto passa a “lutar contra si mesmo”: as partículas impedem que a borracha afine ao ser alongada, forçando o aumento de volume e, com isso, a elevação da rigidez e da resistência.
As aplicações práticas da descoberta são amplas. A expectativa é que a indústria abandone processos baseados em tentativa e erro e passe a projetar materiais mais seguros e duráveis para setores críticos, como energia, aviação e infraestrutura. Simmons lembra que a tragédia do ônibus espacial Challenger, em 1986, foi causada pela falha de uma junta de borracha exposta ao frio. “Muitos sistemas de energia e usinas têm peças de borracha. Todo mundo já teve uma mangueira de jardim vazando por causa de uma vedação que falhou. Agora imagine isso acontecendo em uma usina nuclear ou química.”
Com informações do Gizmodo.
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