Gli elastomeri sono i morbidi, materiali elastici, come gel e gomme, che si trovano nelle parti di automobili e aeroplani, nelle attrezzature sportive, e sono utilizzati per proteggere macchinari ed edifici di precisione dalle vibrazioni. Gli scienziati ora vogliono renderli più sottili e resistenti, senza perdere elasticità. L'ingegnere dei materiali della Nagoya University Yukikazu Takeoka e colleghi hanno esaminato gli sforzi più recenti volti a migliorare gli elastomeri per la rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .

"La nostra recensione fornisce suggerimenti sul tipo di pensiero molecolare necessario per rendere gli elastomeri più resistenti, "dice Takeoka.

Gli elastomeri sono fatti di molti, lunghe catene molecolari di subunità ripetute. Possono subire grandi deformazioni quando allungate, tornando alla loro forma originale quando la tensione viene rilasciata. Possono farlo perché le loro catene molecolari hanno una mobilità sufficiente per allungarsi e sgretolarsi.

L'elasticità e la tenacità complessiva dipendono dalle interazioni tra le catene molecolari all'interno del materiale. Gli scienziati hanno lavorato sul controllo del modo in cui le catene si collegano e interagiscono per modificare le proprietà meccaniche degli elastomeri.

Takeoka e il suo team del dipartimento di chimica molecolare e macromolecolare dell'Università di Nagoya spiegano che gli elastomeri possono essere resi più resistenti introducendo forti legami idrogeno o ionici che possono collegare in modo reversibile le catene di elastomeri. Questi legami reversibili si attaccano e si staccano dalle catene elastomeriche quando il materiale si deforma. Gli scienziati hanno utilizzato legami idrogeno per fabbricare idrogel resistenti che possono deformarsi fino al 600% e tornare al loro stato originale entro tre minuti a 37 °C o pochi secondi a 50 °C.

Le catene di elastomeri possono anche essere collegate attraverso molecole "cicliche" simili ad anelli, conferendo alle catene collegate un ampio grado di flessibilità e una maggiore tenacità. Un team di scienziati ha fabbricato un elastomero molto flessibile mescolando soluzioni di glicole polietilenico e alfa-ciclodestrina ciclica in acqua.

Takeoka e i suoi colleghi suggeriscono che un'ulteriore combinazione di elastomeri collegati da legami reversibili e molecole cicliche in movimento potrebbe portare a elastomeri ancora più resistenti con un migliore allungamento. "La nostra recensione sottolinea l'importanza di esaminare in dettaglio il comportamento molecolare durante la progettazione di materiali polimerici, "dice Takeoka.