Pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) solicitaram pedido de patente ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) por terem desenvolvido nanofibras por eletrofiação, técnica que possibilita a obtenção de fibras com superfície de contato muito maior do que as produzidas normalmente. Nanofibras têm diâmetros de bilionésimos de metro, milhares de vezes menores do que uma fibra têxtil comum. “A eletrofiação 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”, disse Rosario Elida Suman Bretas, professora do Departamento de Engenharia de Materiais da UFSCar, à Agência FAPESP.
Rosario Elida Suman Bretas possui graduação em Engenharia Quimica pela Universidade Federal de Minas Gerais (1971), mestrado em Engenharia Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo (1975) e doutorado em Engenharia Quimica – Washington University in Saint Louis (1983). Atualmente é professora titular da Universidade Federal de São Carlos. Tem experiência na área de Engenharia de Materiais e Metalúrgica, com ênfase em Polímeros, Aplicações, atuando principalmente nos seguintes temas: reologia, blendas polimericas, cristalizacao, nanocompositos, eletrofiação, filmes por sopro e moldagem por injeção.
A Parceria com a Rhodia Têxtil e o Apoio da FAPESP
A pesquisa foi feita em parceria com a Rhodia Têxtil do Brasil e teve apoio da FAPESP nas modalidades Auxílio a Pesquisa – Regular e Auxílio a Pesquisa – Projeto Temático. O pedido de patente foi feito com apoio do Programa de Apoio à Propriedade Intelectual (PAPI) da Fundação paulista. A coordenadora dos projetos de pesquisa explica que os nanocompósitos poliméricos são materiais compostos no qual a matriz (fase em maior quantidade) é um polímero e a fase dispersa (em menor quantidade) é uma partícula inorgânica de tamanho nanométrico. “Mas, para que ocorra essa melhoria substancial, é necessário que as nanopartículas formem uma estrutura esfoliada. Ou seja, teoricamente e idealmente, cada nanopartícula deveria estar ligada ao polímero e se encontrar bem dispersa e bem distribuída por meio de todo o polímero”, disse.
O Desafio de Dispersar Nanopartículas em Polímeros
Como os polímeros são extremamente viscosos, obter a esfoliação e dispersão da nanopartícula é um processo muito complexo. O grupo conseguiu eletrofiar nanocompósitos de poliamida 66 (PA66) com nanoargila montmorilonita (MMT). Por isso, foi solicitada a patente. “Também fizemos com poliamida 6 (PA6) com MMT, policaprolactona (PCL) com MMT e polihidroxibutirato (PHB) com MMT. Estamos tentando eletrofiar poliácido láctico (PLLA) com MMT e poliuretano (PU) biodegradável com MMT, entre outros. Mas é importante ressaltar que as PA66 e PA6 não são biodegradáveis, enquanto que os polímeros PCL, PHB, PLLA e PU são biodegradáveis”, disse. O trabalho futuro de aplicação dessas nanofibras será feito em conjunto com as equipes dos professores Luc Averous, do Laboratório de Engenharia de Polímeros para Altas Tecnologias (LIPHT-ECPM) de Estrasburgo, França, e de Rodrigo Lambert Oréfice, do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFMG.
A professora da UFSCar explica que as nanofibras possuem a vantagem de terem uma área superficial extremamente elevada. São aplicáveis em diversas áreas, como medicina – em enxertos de pele artificial, suportes para crescimento celular de órgãos in situ, suportes para crescimento celular, crescimento de vasos capilares, liberação de fármacos e filtração de vírus e bactérias – ou engenharia, por exemplo, na filtração de partículas micrométricas em tecidos especiais. A eletrofiação é um processo que consiste na aplicação de forças eletrostáticas e de arraste para produzir fibras interligadas e com diâmetros muito pequenos, na ordem de nanômetros. O método consiste em aplicar um campo elétrico elevado a uma solução do polímero contida dentro de um capilar.
“Quando o campo elétrico se torna maior do que a tensão superficial da solução, esta sai na forma de um jato do capilar o qual, devido às instabilidades de origem viscoelástica, divide-se em milhares de nanofibras”, disse Rosario, acrescentando que fazer nanofibras pelos métodos convencionais usados em fibras têxteis é muito difícil. As vantagens do novo método, segundo ela, são a obtenção de fibras de diâmetro nanométrico que não podem ser obtidas por outro método convencional de fiação e a utilização de solventes não-tóxicos. “Mas nem todos os polímeros são facilmente solúveis como o polietileno e o polipropileno. E a produção em grandes quantidades ainda é limitada e há necessidade de proteção contra descargas elétricas”, ressaltou.
O Pioneirismo Brasileiro na Produção de Nanofibras
Rosario conta que essa foi a primeira vez que se produziu no Brasil nanofibras de nanocompósitos com a nova técnica. “É necessário lembrar que a obtenção dos nanocompósitos, no nosso caso, foi feita pelo processo de intercalação no estado fundido. A produção em grande escala é viável, mas não temos feito estudos sobre esse aspecto”, disse. O processo de intercalação no estado fundido consiste em misturar as nanopartículas com o polímero fundido. Existem outros dois métodos: intercalação por dissolução e intercalação por polimerização in situ. “O método do fundido é o mais simples tecnicamente; porém, como os polímeros são extremamente viscoelásticos é muito difícil fazer a mistura e esfoliar as nanopartículas. Isso se deve porque o processo requer equipamentos de mistura que exerçam elevadas forças sobre as nanopartículas e o polímero (para fazer a esfoliação) e que permitam o aquecimento dos mesmos (para fazer a distribuição homogênea das nanopartículas através de todo o polímero)”, explicou a professora da UFSCar.
Fonte:
Novo método para obter nanofibras, 30/4/2009, Por Alex Sander Alcântara, http://www.agencia.fapesp.br/materia/10426/especiais/novo-metodo-para-obter-nanofibras.htm
http://www.plastico.com.br/revista/pm392/noticias1.html
acesso em abril de 2009
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O que são nanofibras e para que servem?
Nanofibras são fibras com diâmetro na escala nanométrica (menores que 100 nanômetros). Possuem área superficial extremamente alta em relação ao volume, o que as torna eficientes como filtros de alto desempenho, suportes para catálise química, materiais para engenharia de tecidos (biomateriais) e reforços em compósitos. As nanofibras de nanocompósitos combinam as propriedades da fibra com as das nanopartículas dispersas.
O que é o processo de eletrofiamento?
Eletrofiamento (electrospinning) é a técnica usada para produzir nanofibras. Uma solução polimérica é submetida a um campo elétrico de alta tensão. Quando o campo elétrico supera a tensão superficial da solução, ela sai na forma de jato fino que se solidifica ao secar, formando fibras nanométricas. O desafio é dispersar as nanopartículas uniformemente na solução polimérica — dada a alta viscosidade dos polímeros.
A pesquisa de nanofibras da UFSCar foi pioneira no Brasil?
Sim. A professora Rosario Bretas da UFSCar relata que o trabalho foi a primeira produção no Brasil de nanofibras de nanocompósitos pela técnica de eletrofiamento. A pesquisa teve apoio da FAPESP e foi desenvolvida em parceria com a Rhodia Têxtil do Brasil, empresa do Grupo Solvay especializada em polímeros de engenharia.