Materiais feitos a partir de elastômeros (borrachas) estão presentes em praticamente todos os ambientes do cotidiano. Muitas vezes sua presença passa despercebida, mas as borrachas estão sempre lá: seja na pulseira do relógio, na capinha de celular, no solado do calçado, nos assentos, nos pneus, etc. Borrachas são tão comuns e amplamente usadas há tanto tempo que temos a sensação de que não pode haver nada de novo para ser explorado. Por outro lado, um efeito muito importante em borrachas, que é a geração de potencial eletrostático sob estiramento, tem sido descrito recentemente em trabalhos do aluno de mestrado Yan Araújo Santos da Campo.
Também chamado de acoplamento eletromecânico, este é o resultado de um fenômeno chamado flexoeletricidade. De forma geral, borrachas comuns são formadas por moléculas ligadas entre si por longas cadeias. Quando a borracha é esticada, a partir de um certo ponto as cadeias moleculares estão tão deformadas que pode haver uma separação de cargas elétricas, gerando então um potencial eletrostático no material. Inicialmente o trabalho de Yan revelou de forma inédita na literatura que quase todo tipo de borracha apresenta esse comportamento de geração de cargas. Mais adiante, Yan percebeu que os sinais elétricos produzidos mudavam muito perto do ponto de fatiga da borracha.
Experimentos de estiramento em borrachas são usualmente feitos de maneira periódica, esticando e relaxando a borracha até a ruptura. Dessa forma, Yan tentou entender esses sinais elétricos usando um conceito muito simples, mas também muito sofisticado e que foi extraído do estudo de sistemas dinâmicos dissipativos: atratores (que podemos definir, simplificadamente, como os estados para os quais o sistema evolui). Historicamente, cálculos de atratores ganharam muita importância quando o matemático e meteorologista Edward Lorenz mostrou que as equações que descreviam fenômenos de convecção na atmosfera e em outros sistemas dinâmicos tinham soluções caóticas extremamente sensíveis para certos parâmetros iniciais. Isto motivou Lorenz a chamar (metaforicamente) esses atratores caóticos de efeito borboleta.
Yan tem usado atratores para não apenas entender o potencial gerado nas borrachas, como para também fazer previsões de fadiga nas mesmas. “Para além de toda a questão fundamental em se entender processos de dissipação em borrachas, este trabalho abre uma frente tecnológica importante para prever quando será necessário substituir um determinado componente de borracha em qualquer sistema que seja, antes que ele falhe e cause riscos ou grandes prejuízos”, conta Yan.
Foi este trabalho que o aluno de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Física da UFSM apresentou no maior congresso de materiais do Brasil, organizado pela Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat). Yan apresentou o trabalho Elastomers and Chaos: an Alternative Approach to Electromechanical Coupling and its Correlation with Failure no Simpósio U – “Surface Science and Engineering” da SBPMat. Dentre mais de mil apresentações de estudantes, Yan ganhou dois prêmios no congresso deste ano: o Prêmio Bernhard Gross de melhor pôster no seu simpósio e também ganhou um dos 10 prêmios concedidos pela American Chemical Society e que lhe rendeu a quantia de R$ 2 mil pela distinção.
Texto: Subdivisão de Comunicação do Centro de Ciências Naturais e Exatas
