Atualmente na indústria, os plásticos inteligentes crescem exponencialmente, devido às suas capacidades únicas de responder a estímulos e proporcionar soluções inovadoras. Empregam-se eles em diversas áreas como: medicina, sustentabilidade e construção.
Neste conteúdo abordaremos:
- O que são plásticos inteligentes
- Tipos e classificações de plásticos inteligentes
- Como produzir
Histórico
O desenvolvimento e a aplicação de plásticos inteligentes têm um histórico que remonta a várias décadas, impulsionado por avanços na ciência dos materiais, química e engenharia. Os primeiros estudos sobre polímeros com memória de forma começaram nas décadas de 1960 e 1970, com a necessidade de materiais que atendessem as demandas aeronáuticas. Dessa maneira, polímeros com memória de forma surgiram, a partir da mesclagem das ligas de níquel-titânio.
Entretanto, apenas nas décadas de 1990 e 2000 eles realmente despontaram, já que os plásticos inteligentes começaram a encontrar aplicações práticas em vários meios industriais. Isso ocorreu, pois o avanço e implementação da nanotecnologia no cotidiano permitiu a aplicação em várias áreas. Na medicina, por exemplo, houve a possibilidade de construção de componentes mais específicos e resistentes, a exemplo de polímeros condutores.
Por fim, atualmente, com o grande avanço tecnológico e crescente preocupação ambiental, os plásticos inteligentes estão ganhando ainda mais destaque. Assim, hoje em dia, eles são voltados à sustentabilidade e também à integração digital. Os quais podem-se destacar os ramos:
Biopolímeros e Sustentabilidade: Houve um aumento significativo no desenvolvimento de plásticos inteligentes biodegradáveis e biocompatíveis. Consequentemente, projetam-se esses materiais para reduzir o impacto ambiental e oferecer soluções sustentáveis para diversas aplicações.
Biopolímeros integrados com Tecnologia Digital: A integração de plásticos inteligentes com a Internet das Coisas (IoT) e outras tecnologias digitais está se tornando uma tendência importante. Isso permite a criação de dispositivos e sistemas interconectados que podem responder dinamicamente ao ambiente e às necessidades dos usuários.
Tipos e classificações de plásticos inteligentes
Em suma, os plásticos inteligentes são materiais poliméricos que podem alterar suas propriedades ou comportamento em resposta a estímulos externos específicos. No entanto, como visto, esses estímulos podem incluir mudanças na temperatura, pH, luz, umidade, campo magnético ou elétrico, a depender do objetivo. Consequentemente, alguns exemplos e aplicações de plásticos inteligentes são:
- Plásticos com memória de forma: Esses polímeros podem “lembrar” uma forma original e retornar a ela quando expostos a um estímulo específico, como o calor. São usados em aplicações médicas (por exemplo, stents e suturas que se ajustam sozinhos) e na indústria aeroespacial.
- Plásticos sensíveis à temperatura: Esses materiais podem mudar sua rigidez ou transparência com a variação da temperatura. Um exemplo são as embalagens que indicam se o conteúdo está em uma temperatura segura para o consumo.
- Plásticos fotocrômicos: Esses materiais mudam de cor quando expostos à luz. Eles são usados em lentes de óculos que escurecem ao sol e em janelas que podem ajustar a quantidade de luz que passa por elas.
- Plásticos eletroativos: Esses polímeros respondem a estímulos elétricos mudando de forma ou tamanho. Utilizam-se em sensores, atuadores e dispositivos de armazenamento de energia.
- Plásticos biodegradáveis: Embora não respondam a estímulos no mesmo sentido dos outros exemplos, são considerados inteligentes por sua capacidade de se decompor de forma ambientalmente amigável após o uso.
- Plásticos antimicrobianos: Contêm agentes que inibem o crescimento de microrganismos, sendo úteis em aplicações médicas e embalagens de alimentos.
Produção
Em primeira análise, A produção de plásticos inteligentes envolve uma combinação de técnicas avançadas de engenharia de materiais, química e processamento de polímeros. O processo específico pode variar dependendo do tipo de plástico inteligente que está sendo produzido. Consequentemente, tendo em vista os plásticos citados, pode-se citar, essencialmente, três etapas produtivas:
Seleção
O primeiro passo é a seleção dos monômeros (pequenas moléculas que se unem para formar polímeros) e polímeros base apropriados. A escolha depende das propriedades desejadas no plástico final.
Incorporação
Síntese de Polímeros: Polimerizam-se os monômeros (quimicamente ligados entre si) para formar cadeias poliméricas. Esse processo pode ser realizado por meio de diversas técnicas, como polimerização por adição ou condensação.
Incorporação de Agentes Funcionais: Para conferir propriedades inteligentes ao plástico, incorporam-se agentes funcionais específicos à estrutura polimérica. Esses agentes podem ser moléculas sensíveis à temperatura, luz, pH, ou outros estímulos.
Processamento e Moldagem: Por fim, processam-se os polímeros inteligentes utilizando técnicas convencionais de processamento de plásticos, como extrusão, injeção e moldagem por sopro.
Testes e validação
Finalmente, os plásticos inteligentes produzidos são submetidos a testes rigorosos para garantir que respondam adequadamente aos estímulos e atendam às especificações de desempenho desejadas. Isso pode incluir testes de resistência, durabilidade, e resposta ao estímulo.
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