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Fios sintéticos

meia de nylon antiga
Uma trabalhadora inspeciona uma meia de nylon em Malmö, na Suécia, em 1954. A introdução de novos tecidos sintéticos após a Segunda Guerra Mundial mudou os guarda-roupas e os estilos de vida das pessoas.[Erik Liljeroth/Nordiska Museet]

As fibras sintéticas não apenas mudaram a indústria da moda; elas mudaram a forma como as mulheres viviam suas vidas.

Em 27 de outubro de 1938, 11 anos de pesquisa envolvendo mais de 230 cientistas e técnicos da DuPont culminaram no anúncio da primeira fibra totalmente artificial do mundo. O braço de publicidade da empresa anunciou que a fibra era derivada de carvão, água e ar. Foi a teoria trazida à vida: uma seda artificial fiada e extraída de cadeias moleculares de comprimento e peso molecular quase infinito. Mal seis meses depois, o nylon, como a fibra passou a ser chamada, ganhou destaque na Feira Mundial de 1939, onde o Wonder World of Chemistry da DuPont apresentou suas últimas inovações para cerca de 1,5 milhão de visitantes.

Em contraste com o rayon semi-sintético, que é feito de fibras vegetais quimicamente modificadas, como o algodão, o nylon possui durabilidade e um suprimento estável de matérias-primas que os químicos podem controlar pela qualidade. A fibra também parecia adequada para uma vasta gama de aplicações do dia-a-dia, de tecidos e colchas a fios, redes de pesca a cerdas de escova. Mas a DuPont escolheu com sucesso as meias como veículo para a estreia mundial do nylon. Enquanto as modelos do Wonder World of Chemistry esticavam e torciam as meias para demonstrar a força e o brilho da nova fibra, nasceu uma sensação na moda.

inspeção de fios de nylon
Um homem agacha-se sob uma máquina de irradiação de fios na fábrica de nylon da DuPont em Seaford, Delaware, ca. Década de 1940 [Fonte: Museu e biblioteca de Hagley]

Em 1949, as caras meias de seda caíram em desuso, e as meias feitas de nylon e um conjunto crescente de fibras sintéticas dominaram o mercado. Esses produtos sintéticos, que posteriormente passaram a incluir acrílico, poliéster e elastano, deram origem a um mercado de moda de massa definida por conjuntos de suéteres e roupas que não precisam serem passadas. No entanto, o surpreendente sucesso do nylon e de suas contrapartes sintéticas obscurece a improvável aliança das indústrias químicas e da moda que apoiaram a revolução da moda do pós-guerra. Essa aliança pavimentou o caminho para que os materiais sintéticos substituíssem e até melhorassem os materiais tradicionais, como seda, algodão e lã, e finalmente se tornassem parte natural da vida moderna.

A Pure Science Division da DuPont, berço do nylon, foi idealizada pelo vice-presidente da empresa, Charles Stine, que no final dos anos 20 convenceu o conselho da DuPont a se afastar da pesquisa com claro potencial de lucro e a alocar US$ 250.000 para pesquisa pura. Tal abordagem não era desconhecida – tanto os laboratórios de pesquisa operados pela General Electric quanto pela Bell Telephone -, mas era raro, assim como a amplitude sugerida por Stine à pesquisa especulativa. Ele cortejou Wallace Carothers e outros químicos a saírem de postos acadêmicos e irem para o laboratório com a oferta de amplo financiamento e pessoal.

Na DuPont, Carothers estava livre para explorar a polêmica teoria de Hermann Staudinger de que os polímeros consistiam de cadeias de moléculas de comprimento quase ilimitado. Depois de testar várias combinações durante o início da década de 1930, Carothers e sua equipe de pesquisa concentraram-se em poliamidas – longas cadeias de carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio que podiam ser giradas e desenhadas para produzir fibras elásticas flexíveis.

história do nylon na dupont
Imagens da fábrica de produção de nylon da DuPont em Wilmington, Delaware, 1938 (no sentido horário a partir do canto superior esquerdo). Mike McCall coloca chips de nylon em um funil; os chips serão derretidos, medidos e filtrados antes de serem transformados em filamentos. Um trabalhador não identificado supervisiona a operação de equipamento de tecelagem, que torce fibras de polímero em linhas. Violet Grenda inspeciona meadas de fio de nylon. [Fonte:Joseph X. Coleção Labovsky, Instituto de História da Ciência]

Em 1936, o laboratório de Carothers fiou poliamidas por até 10 minutos, um passo crítico em direção a uma fibra viável. Na medida em que a equipe continuou a desenvolver maquinário e equipamentos para refinar o processo, o grupo de marketing da DuPont começou a explorar aplicações para a nova fibra. Na época, as importações japonesas respondiam por 90% do suprimento de seda crua dos Estados Unidos, três quartos das quais eram usadas ​​para fabricar os mais de 1,5 milhão de pares de meias compradas diariamente pelos americanos. Com a industrialização e a militarização do Japão intensificando tensões políticas de longa data, um substituto interno para a fibra de seda parecia cada vez mais atraente.

A DuPont começou a prototipar meias de nylon em 1938, parte de seu esforço para vender o potencial do nylon aos fabricantes que acabariam produzindo as meias. Para esse fim, a empresa construiu novas máquinas e desenvolveu técnicas de costura especificamente para nylon. Uma dessas inovações foi esticar as meias recém-tricotadas sobre as formas em forma de perna para evitar o encolhimento, pois as meias eram vaporizadas para aquecer e ganhar sua forma e tamanho. Essas meias experimentais, tricotadas em fevereiro de 1939, estrearam pela primeira vez na Exposição Internacional de São Francisco e chamaram a atenção para a Feira Mundial de Nova York no final daquele ano. Logo depois, revistas de moda e pesquisas com consumidores documentaram um entusiasmo generalizado pela firmeza, força e ajuste suave e sem rugas, e o nylon rapidamente se tornou um nome familiar. Na primeira venda pública de meias de nylon em 24 de outubro de 1939, em Wilmington, Delaware, o fornecimento de 4.000 pares esgotou em apenas três horas. A demanda só aumentou depois que as meias de nylon se tornaram disponíveis em todo o país em maio de 1940. Mas em 11 de fevereiro de 1942, as meias de nylon desapareceram do mercado, pois a DuPont direcionava toda a produção de nylon para as necessidades militares, como pára-quedas.

Em 1945, após o término da Segunda Guerra Mundial, a DuPont voltou seu foco para clientes civis, prevendo produção suficiente de nylon para tricotar 360 milhões de pares de meias por ano. (Atrasos técnicos prejudicaram a produção em volume, limitando o número de meias a chegar ao mercado em 1946.) A atenção renovada da DuPont às aplicações de consumo levou à criação de uma verdadeira família de fibras, incluindo poliéster (1946), acrílico (1955) e elastano (1958), todas com nomes de marca acessíveis como Dacron (poliéster), Orlon (acrílico) e Lycra (elastano).

modelo promove meias de nylon
Uma foto promocional da DuPont de 1969 da jaqueta Qiana do estilista Louis Féraud. Qiana, um material de nylon sedoso, era responsável pela maior parte do ousado vestuário de discoteca dos anos 70. [Fonte: Museu e biblioteca de Hagley]

Circunstâncias econômicas, sociais e culturais impulsionaram a rápida adoção e aceitação do nylon e o subsequente acolhimento das fibras sintéticas que se seguiram. Para os fabricantes, a escassez de matérias-primas tradicionais impulsionadas pelo boom do pós-guerra aumentou o apelo de alternativas sintéticas derivadas de gás e petróleo abundantes. Para os designers de moda, a durabilidade, a lavabilidade e a facilidade de cuidar do nylon e de outras fibras artificiais abriram possibilidades criativas que, em última análise, significaram mais roupas e acessórios para a indústria do vestuário fabricar e vender. E para os consumidores, as características únicas do nylon e de outros produtos sintéticos levaram muitos a adotarem essas fibras não apenas como substitutos artificiais das substâncias naturais, mas também como novos materiais.

Durante os anos 50, os tecidos sintéticos ajudaram a satisfazer o apetite do público por novas opções de roupas, após anos de depressão econômica e guerra. Esses materiais foram transformados em meias e anáguas, vestidos de noiva, camisas sociais e calças de esqui. As mulheres eram o principal mercado para essas roupas, que geralmente apresentavam novos detalhes de design, como vincos permanentes, pregas ajustadas pelo calor, resistência a rugas e solidez da cor. Essas roupas trouxeram uma tendência de guarda-roupas e roupas de banho, valorizadas por sua facilidade e conveniência. Tais características de desempenho atraíram especialmente as mulheres mais jovens que, em pesquisas de opinião da DuPont, lamentaram o trabalho diário de engomar e adotaram um estilo de vida mais despreocupado e moderno. Não é por acaso que, entre 1950 e 1956, as vendas de máquinas de lavar nos Estados Unidos mais do que triplicaram. Tais qualidades poupadoras de mão de obra estimularam ainda mais a aceitação pelos consumidores das fibras sintéticas e da própria química, que forneciam cada vez mais o que a natureza não podia.

Uma vez que os fabricantes e consumidores adotaram os sintéticos, não havia como voltar atrás. A revolução que começou com o nylon deu origem a novas silhuetas, texturas e cores impossíveis de criar com fibras naturais e continuou a moldar os gostos dos consumidores nas próximas décadas.

Texto escrito por Hillary S. Kativa, coradora da coleção de fotografias e vídeos do ‘Science History Institute’.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do texto ‘Synthetic Threads’ originalmente publicado na revista Distillation Magazine. A tradução foi gentilmente autorizada pelos detentores dos direitos. Revisão feita por: Larissa Gomes e Kelly Vargas.

Original (English) content from Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/). Content translated with permission, but portuguese text not reviewed by the original author. Please do not distribute beyond this site without permission. [[Conteúdo original (inglês) do Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/) . Conteúdo traduzido com permissão, mas o texto em português não foi revisado pelo autor do original. Por favor, não distribua o conteúdo sem permissão.]]

Aprimorando a nanolitografia

imagem meramente ilustrativa
Utilizando a técnica da nanolitografia tipo dip-pen (DPN), pesquisadores liderados por Jung-Hyurk Lim, da National University na Coréia do Sul, conseguiram ´escrever´ sobre um substrato pequenos pontos contendo vírus adeno-associados.

Esta nanolitografia tipo dip-pen é uma modificação da técnica de microscopia da força atômica. Esta última lembra muito uma agulha de um antigo toca discos, que varre uma superfície ´sentindo´ os sulcos e mapeando do grande precisão as irregularidades por onde passa. A dip-pen aproveita esta precisão de varredura para trocar a ponteira por um material poroso que pode carregar certos compostos e depositar sobre o substrato. É como se trocássemos a agulha do disco por uma caneta tinteiro.

Jung-Hyurk Lim e equipe utilizaram vírus adeno-associados, para embeber a ponteira, mais como uma prova do conceito, para demonstrar a possibilidade de uso de material biológico de tamanho consideravelmente grande – inadequado até o momento em técnicas semelhantes. Isto só foi possível com o pioneiro desenvolvimento da ponteira manufaturada com dióxido de silício e recoberta com polímero biocompatível nanoporoso.

Os pesquisadores sugerem que a nova técnica possui potenciais aplicações em microarranjos de DNA (gene chips) e biomolecular. Devido a aprimorada facilidade em gerar padrões de forma e com as substâncias desejadas.

Os testes iniciais mostraram a capacidade de conseguir mais de 1000 nanopontos individuais sem a necessidade de reabastecimento do material embebido na ponteira. E ao contrário de outras técnicas convencionais, o tempo de contato entre a superfície e a ponta causou apenas um aumento do número de vírus no local do ponto, mas não o seu diâmetro. E este foi variado com a variação do tamanho da ponteira utilizada em cada caso, indo de 80 a 400 nm.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) – Universidade Federal do Pampa – Bagé.

ResearchBlogging.org
Shin, Y., Yun, S., Pyo, S., Lim, Y., Yoon, H., Kim, K., Moon, S., Lee, S., Park, Y., Chang, S., Kim, K., & Lim, J. (2010). Polymer-Coated Tips for Patterning of Viruses by Dip-Pen Nanolithography Angewandte Chemie International Edition, 49 (50), 9689-9692 DOI: 10.1002/anie.201004654

Material superabsorvente

material no bequer sendo segurado com uma mao
Veja no vídeo abaixo a rapidez e a grande quantidade de água que o polímero poliacrilato de sódio pode absorver.

Este tipo de polímero pode ser encontrado dentro de algumas fraldas descartáveis.

molecula poliacrilato sodio estrutura

A revista Química Nova na Escola possui um texto com indicações de como fazer experimentos com este material. Confira:
Polímeros superabsorventes e as fraldas descartáveis: Um material alternativo para o ensino de polímeros

Veja também:
Neve falsa

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) – Universidade Federal do Pampa – Bagé.

Robô químico

placa laranja arqueada
Usando como base as reações oscilantes de Belousov-Zhabotinsky (ou reação BZ), uma equipe de um laboratório de robótica da Waseda University conseguiu desenvolver um polímero que possui movimento semelhante ao de uma lagarta mede-palmo.

O efeito foi obtido pela combinação de dois polímeros, que mudam de tamanho conforme o seu ambiente químico, e a reação oscilante, resultando em uma mudança cíclica de forma e o consequente movimento do material.

O grupo também trabalha em outro protótipo que poderia se movimentar com movimentos peristálticos, semelhante a uma lesma.

Tal movimento, com pouca ou nenhuma interferência externa, é de grande importância no desenvolvimento de estruturas móveis autônomas miniaturizadas.

Efeito semelhante já foi obtido por outro grupo japonês, com um polímero que se movimenta quando submetido a diferentes tipos de luz.

Chemical robot —Design of self-walking gel—
Maeda, Shingo; Hara, Yusuke; Yoshida, Ryo; Hashimoto, Shuji;
Intelligent Robots and Systems, 2007. IROS 2007. IEEE/RSJ International Conference on
Oct. 29 2007-Nov. 2 2007 Page(s):2150 – 2155
DOI: 10.1109/IROS.2007.4399392

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) – Universidade Federal do Pampa – Bagé.