Uma equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveu um filme de polímero leve que poderia ser usado como revestimento protetor em painéis solares, pois é quase impenetrável para moléculas de gás.
Em condições de teste de laboratório, descobriu-se que o polímero de espessura nanométrica repele completamente o nitrogênio, bem como outros gases, em condições de teste de laboratório. Ele difere dos polímeros tradicionais, que permitem a passagem de gases à medida que suas moléculas são frouxamente unidas, deixando pequenas lacunas pelas quais os gases podem passar.
O novo material do laboratório, conhecido como 2DPA-1, é um polímero bidimensional que se automonta em folhas moleculares usando ligaçõeas de hidrogênio. Possui um bloco de construção chamado melamina, que contém um anel de átomos de carbono e nitrogênio, que podem se expandir em duas dimensões e formar discos de tamanho nanométrico.
O 2DPA-1 difere dos polímeros anteriores, pois os discos se empilham uns sobre os outros, mantidos juntos por ligações de hidrogênio entre as camadas, tornando a estrutura forte e estável. O MIT afirma que o polímero é mais forte que o aço, mas tem apenas um sexto da densidade.
A pesquisa do MIT expôs o 2DPA-1 ao hélio, argônio, oxigênio, metano e hexafluoreto de enxofre e descobriu que sua permeabilidade a esses gases era de pelo menos 1/10.000 da de qualquer outro polímero existente, tornando-o quase tão impermeável quanto o grafeno.
Os cientistas têm trabalhado para desenvolver um revestimento de grafeno como um método de proteção das células solares contra a corrosão, mas a ampliação de um filme de grafeno tem se mostrado difícil, pois o filme não pode ser pintado em superfícies. Como o polímero 2DPA-1 do MIT adere facilmente por causa de suas fortes ligações de hidrogênio entre os discos em camadas, ele pode ser uma alternativa valiosa.
No artigo de pesquisa “A molecularly impermeable polymer from two-dimensional polyaramids”, disponível na Nature, a equipe de pesquisa demonstra que um filme de 60 nanômetros de espessura pode prolongar a vida útil de um cristal de perovskita em semanas, antes que a adição de um revestimento mais espesso possa oferecer proteção mais longa.
“Usando um revestimento impermeável como este, você pode proteger infraestruturas como pontes, edifícios, linhas ferroviárias – basicamente qualquer coisa exposta aos elementos”, comentou Michael Strano, professor de engenharia química do MIT.
George Schatz, professor de química e engenharia química e biológica da Northwestern University, que não esteve envolvido na pesquisa, chamou os resultados de “notáveis”.
“Normalmente, os polímeros são razoavelmente permeáveis aos gases, mas as poliaramidas relatadas neste artigo são ordens de magnitude menos permeáveis à maioria dos gases em condições com relevância industrial”, explicou Schatz.
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