Pesquisadores do Departamento de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), no interior paulista, conseguiram produzir nanofibras de nanocompósitos poliméricos, por meio de um processo denominado eletrofíação. A produção desse material resultou em um pedido de patente junto ao Instituto de Nacional da Propriedade Industrial (INPI).
Alguns países já utilizam esse processo com sucesso. E o caso dos EUA, Japão, Alemanha e França. No Brasil, apenas dois grupos de pesquisadores estudam a eletrofiação: um do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP) e o da UFSCar. Neste, o projeto é realizado desde 2003 e contou, em seu início, com a parceria da francesa Rhodia Têxtil do Brasil (Santo André, SP), do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), a única que ainda permanece no estudo.
"A eletrofíação de nanofibras de nanocompósitos poliméricos é um processo novo. A vantagem de adicionar partículas nanométricas aos polímeros se deve à melhora substancial das propriedades mecânicas, às propriedades de barreira a diversos gases e vapores e também ao aumento da taxa de biodegradabilidade", explicou Rosario Elida Suman Bretas, coordenadora da pesquisa e professora do Departamento de Engenharia de Materiais da universidade.
O processo de eletrofiação é feito por um sistema desenvolvido pela pesquisadora Lilia Guerrini, e que consiste em um capilar, um eletrodo de cobre, uma fonte de até 30 kV e um coletor de nanofibras (que pode ser um tambor rotativo).
Nesse sistema, a solução polimérica é colocada dentro do capilar e lá permanece sem escoar, devido à tensão superficial. Em seguida, o eletrodo é imerso na solução e conectado à fonte. Uma corrente é, então, aplicada e, quando uma determinada tensão é atingida, a solução polimérica dentro da seringa começa a escoar, formando um jato. A medida que o jato se desloca pelo ar, o solvente da solução polimérica evapora, formando uma fibra, a qual se deposita sobre o coletor, formando uma manta de não tecido. Segundo Bretas, aparentemente esse é o único método para produzir nanofibras de polímeros, o que é inviável pelo método convencional de fiação. Além disso, não utiliza solventes tóxicos.
Para formulação dos nanocompósitos, foram estudados diversos tipos de matrizes poliméricas, tais como poliamida 6.6, de nanofibras poliamida 6 e poli(fluoreto de vinilideno), e até polímeros biodegradáveis, como poli(fícido láctico), policaprolactona e polihidroxibutirado. Já para a fase dispersa, foram testadas argila montmorilonita e nanotubos de carbono.
A próxima fase do projeto consiste em aplicar as nanofibras como reforços em polímeros. Esta etapa será feita em conjunto com equipes do Laboratório de Engenharia de Polímeros para Altas Tecnologias (LIPHT-ECPM), de Estrasburgo (França), sob responsabilidade do professor Luc Averous, e da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), coordenada pelo professor Rodrigo Lambert Oréfice, membro Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Até o momento, pesquisadores da UFSCar e da UFMG testaram apenas compósitos de poliéster com nanofibras de nanocompósitos de PA 6.6 com nanotubos de carbono multicamadas. Os resultados obtidos serão apresentados no Congresso Brasileiro de Polímeros (CBPol), que acontece de 13 a 17 de outubro, em Foz do Iguaçu (PR).
De acordo com Rosario, os estudos mostraram que houve uma boa interface entre o poliéster e a manta de nanofibras, o que promoveu um aumento de até cinco vezes no módulo de elasticidade do compósito em relação ao poliéster puro. Além disso, a temperatura de transição vítrea (Tg) do compósito não sofreu alterações com a funcionalização dos nanotubos de carbono. Ainda não há previsão para comercialização dos processos.
CNPq - www.cnpq.br
DEMA -UFSCAR - tel. (16) 3351-8244 www.dema.ufscar.br
DEMET - UFMG - Tel.(31) 3409-1800, www.demet.ufmg.br
Fapesp - www.fapesp.br
Rhodia - www.rhodia.com.br