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.

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.

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.

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.