Da aviação à ortopedia: adesivo polimérico fabricado com redes dinâmicas de polímeros

Investigadores do Instituto Fraunhofer de Tecnologia de Fabricação e Materiais Avançados (IFAM) desenvolveram um novo remendo de polímero inovador que pode acelerar e simplificar significativamente os processos de reparação de componentes leves de aeronaves danificados, que antes eram demorados, dispendiosos e complexos. O remendo, termoformável e reciclável, é pressionado sobre a área danificada e endurece completamente em apenas 30 minutos. Este plástico reforçado com fibra, baseado em benzoxazinas, é extremamente versátil, podendo ser utilizado em diversos setores, desde a aviação até à ortopedia. Tradicionalmente, a reparação de componentes compósitos de fibra, como asas, fuselagens, superfícies da cauda e portas de aviões, envolve processos longos, como a laminação húmida ou o uso de polímeros reforçados com fibra e estruturas de alumínio, que exigem adesivos e longos tempos de cura.

Com o novo remendo à base de redes de polímeros dinâmicos, também conhecidos como vitrímeros, o tempo de reparação é reduzido drasticamente para apenas meia hora. O material, feito a partir de benzoxazinas — uma nova classe de polímeros termoendurecíveis —, distingue-se por não derreter nem se comportar como as resinas tradicionais. Graças às propriedades dinâmicas de interligação do polímero, o remendo pode ser aquecido localmente para se adaptar ao local da reparação e, ao arrefecer, endurece e mantém as suas propriedades termoestáveis. À temperatura ambiente, o material não é pegajoso e pode ser armazenado de forma estável, sem necessidade de refrigeração, o que reduz significativamente os custos e o consumo energético.

O remendo pode ser moldado em qualquer forma ou tamanho e aplicado por meio de pressão e reações de troca induzidas termicamente. Endurece completamente em 30 minutos e não requer o uso de materiais reativos perigosos, ao contrário dos sistemas de resina convencionais. Além disso, pode ser removido sem deixar resíduos. Segundo Katharina Koschek, chefe da secção de Adesivos e Materiais Poliméricos do Fraunhofer IFAM, o remendo reforçado com fibras, sem adesivos e armazenável, permite reparar diretamente materiais compósitos e estruturas híbridas danificadas, aderindo facilmente quando aquecido.

O novo material apresenta uma elevada resistência mecânica e termoestabilidade, o que o torna especialmente adequado para aplicações de mobilidade, como a engenharia automóvel, ferroviária e aeroespacial. Pode ser deformado e tem propriedades autorreparadoras, sendo também reciclável, já que a sua rede polimérica pode ser dissolvida e tanto as fibras como o sistema polimérico reutilizados. Ao contrário dos termofixos convencionais, que não podem ser deformados nem reciclados, os vitrímeros à base de benzoxazina oferecem essas vantagens, contribuindo para uma utilização mais sustentável de polímeros e para a economia circular. Assim, a reparação e reutilização deste material prolongam a vida útil das estruturas leves e reduzem o consumo de novas matérias-primas. Outra vantagem é a sua compatibilidade com outros materiais, como o aço, permitindo a integração em estruturas metálicas híbridas.

A versatilidade dos vitrímeros à base de benzoxazina também abre novas possibilidades na ortopedia. O material termoformável pode ser utilizado na produção de próteses e órteses ajustáveis a cada paciente. Atualmente, a fabricação destes dispositivos é um processo demorado e manual, uma vez que os materiais compósitos convencionais não permitem ajustes depois de curados. No entanto, o novo material permitiria remodelar e ajustar os dispositivos conforme necessário, eliminando a necessidade de produzir uma nova prótese em caso de desconforto ou alterações fisiológicas.

No âmbito do projeto CFKadapt, investigadores do Fraunhofer IFAM colaboraram com a empresa REHA-OT Lüneburg Melchior und Fittkau GmbH, a E.F.M. GmbH e o Instituto Leibniz de Investigação de Polímeros de Dresden (IPF) para desenvolver um polímero reforçado com fibras baseado em redes dinâmicas de polímeros, que pode ser ajustado e modelado de várias formas. A grande diferença em relação aos materiais convencionais é a capacidade de reaquecimento e ajuste localizado, permitindo adaptar o dispositivo ao corpo do paciente de forma dinâmica e contínua.

As principais vantagens incluem uma maior liberdade de design, redução significativa de resíduos de produção e uma vida útil mais longa dos dispositivos, uma vez que estes podem ser reajustados ao longo do tratamento. Para os pacientes, o benefício é claro: dispositivos ortopédicos personalizados e confortáveis obtidos em menos tempo. Além disso, a produção padronizada com ajuste posterior personalizado tem potencial para aumentar a eficiência e reduzir custos no setor.