Estiramento rápido altera a capacidade de condução de calor de polímero

Cientistas do MIT mostraram que um polímero macio pode mudar sua condutividade térmica ao ser esticado rapidamente, passando de similar ao plástico para perto do mármore.
O efeito é reversível: ao retornar à forma não alongada, o material volta a conduzir calor como plástico, em muitos ciclos de alongamento.
A mudança ocorre em apenas 0,22 segundo, sendo o switching térmico mais rápido já observado em um material.
O material estudado é um copolímero ondulado de olefina; ao esticar, suas estruturas cristalinas se alinham, abrindo “caminhos” para o calor sem que o material crystalize completamente.
Possíveis aplicações incluem fibras têxteis que dissipam calor sob demanda, laptops e infraestruturas que se adaptam a variações de temperatura, com pesquisas para ampliar o efeito.

A MIT anunciou que um polímero flexível pode alterar sua capacidade de conduzir calor por meio de estiramento rápido. O material, um bloc copolímero de olefina, passa de um regime similar ao plástico a um comportamento próximo ao mármore quando alongado. Ao retornar ao formato original, recupera as propriedades plásticas.

Os pesquisadores destacam que a mudança é reversível e ocorre em apenas 0,22 segundos, o que representa o mais rápido comutador térmico já observado. O estudo mostra que o efeito é alcançado sem cristalização permanente, mantendo o material essencialmente amorfo.

O grupo liderado pela pesquisadora Svetlana Boriskina, da Escola de Engenharia Mecânica do MIT, participou de trabalhos com coautores do MIT e da Southern University of Science and Technology, na China. O trabalho foi publicado na revista Advanced Materials.

Elementos-chave

Ao esticar, estruturas microscópicas do material se alinham, criando vias eficientes para o fluxo de calor. No estado não estendido, essas estruturas permanecem desorganizadas, dificultando a condução de calor. A transição ocorre com o eixo da cadeia de carbono flutuando entre estados amorfos e parcialmente alinhados.

O material foi inicialmente estudado como alternativa sustentável ao spandex, buscando fibras com melhor reciclabilidade. Ao explorar o polietileno como referência, os pesquisadores passaram a investigar o OBC, que, embora tipicamente amorfo, mostrou capacidade de condução de calor significativamente maior quando alongado.

Aplicações em desenvolvimento

Os autores sugerem aplicações em roupas que dissipam calor sob demanda, bem como em laptops e infraestrutura para evitar superaquecimento. A equipe já trabalha na otimização do polímero e na criação de materiais com propriedades similares, buscando maior variação na condução ao longo do alongamento.

Segundo Boriskina, a descoberta abre caminho para materiais adaptáveis a mudanças de temperatura ambientais, com potencial para uso industrial amplo. A equipe continua a modelar a microestrutura amorfa para ampliar o efeito de comutação térmica.

Perspectivas e continuidade

Os resultados ajudam a compreender a relação entre microestrutura amorfa, alongamento e condução de calor em polímeros. Pesquisadores planejam otimizar o comportamento de condução por meio de ajustes na organização das cadeias de carbono e nos domínios cristalinos dispersos.

O estudo teve apoio de agências como o Departamento de Energia dos EUA e a Office of Naval Research Global, além de uso de instalações do MIT.nano e ISN. A pesquisa segue para validação prática em protótipos de fibras, têxteis e componentes eletrônicos.