Nanocompósitos

A combinação entre cerâmicas e polímeros tem sido usada nas últimas duas décadas para produzir compósitos de alta performance. O grande objetivo por trás deste conceito é de fazer uso de propriedades inerentes das entidades envolvidas, propriedades estas que estão fundamentalmente ligadas à estrutura básica destes materiais (como ligações químicas primárias e arranjo atômico). Assim, a associação entre os altos módulo de elasticidade e resistência mecânica de micrométricas fibras cerâmicas com a tenacidade, baixa densidade e facilidade de processamento de vários polímeros propiciou a fabricação de materiais com propriedades especiais não existentes nos materiais de origem. Tais compósitos vêm sendo utilizados em dispositivos avançados nas indústrias automotiva e aeroespacial. Por outro lado, uma maior integração entre estes diferentes tipos de materiais componentes do compósito, que abriria uma gama de oportunidades em termos de novas propriedades, fica restrita à dimensão das fases envolvidas (micrométricas). Para uma maximização da interação entre os componentes do compósito, que significaria a utilização das potencialidades intrínsecas de cada material, a ampliação do número de superfícies e interfaces se vê necessária. Tal observação levou ao surgimento do conceito de nanocompósitos.

Tais nanocompósitos apresentam uma série de características que os diferenciam de outros compósitos, como: (a) apresentam capacidade de reforço de matrizes poliméricas superior à de agentes de reforço tradicionais (partículas e fibras) para baixas concentrações de material inorgânico (figura); (b) apresentam interface difusa entre fase orgânica e inorgânica (grande interação entre componentes); podem ser usados para fabricação de recobrimentos, fibras, etc.

Nanocompósitos podem ser fabricados de diversas maneiras: (a) combinação de polímeros dissolvidos com uma rede inorgânica preparada através da policondensação de alcóxidos metálicos; (b) combinação de polímeros ou copolímeros funcionalizados com grupos alcoxissilanos e a rede inorgânica (figura); (c) precipitação de nanopartículas em um gel polimérico; (d) impregnação de matrizes inorgânicas porosas com monômeros ou oligômeros; (e) polimerização simultânea de alcóxidos e monômeros; entre outras.

Mais recentemente, nanocompósitos baseados na inserção de nanoentidades, na forma de argilominerais, em matrizes poliméricas tem chamado a atenção por potencialmente gerar materiais com elevadas propriedades mecânicas, de barreira (reduzida difusão de espécies gasosas, por exemplo), elevadas propriedades térmicas e baixo custo, entre outras. Durante o processamento dos nanocompósitos, há a inserção de cadeias poliméricas entre a estrutura lamelar dos argilominerais (figura).