10/11/2019 - 21:02
Inspirados em aranhas-de-água e grupos de formigas-de-fogo, pesquisadores da Universidade de Rochester (EUA) criaram uma estrutura metálica tão repelente à água que se recusa a afundar – não importa quantas vezes ela seja forçada a entrar na água ou quanto seja danificada ou perfurada. A novidade é tema de um artigo na revista “ACS Applied Materials and Interfaces”.
Segundo Chunlei Guo, professor de óptica e física da Universidade de Rochester cujo laboratório desenvolveu o material, a descoberta pode levar a aplicações tão variadas como navios inafundáveis, dispositivos de flutuação vestíveis que ainda flutuam após ser perfurados ou artefatos de monitoramento eletrônico que podem sobreviver a longo prazo no oceano.
A estrutura usa uma técnica inovadora desenvolvida pelo laboratório para o uso de rajadas de lasers de femtossegundos para “gravar” as superfícies de metais com intrincados padrões de micro e nanoescala que capturam o ar e tornam as superfícies super-hidrofóbicas ou repelentes à água.
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Os pesquisadores descobriram, no entanto, que depois de imersas em água por longos períodos de tempo, as superfícies podem começar a perder suas propriedades hidrofóbicas.
Foi aí que os cientistas se voltaram para o biomimetismo e os exemplos das aranhas-de-água e das formigas-de-fogo, que podem sobreviver por longos períodos sob ou na superfície da água. Elas fazem isso prendendo o ar em uma área fechada. As aranhas, por exemplo, criam uma teia subaquática em forma de cúpula que se enche de ar transportado da superfície entre as pernas super-hidrofóbicas e o abdômen. Da mesma forma, formigas-de-fogo podem formar uma balsa prendendo o ar entre seus corpos super-hidrofóbicos.
Compartimento à prova d’água
“Essa foi uma inspiração muito interessante”, disse Guo. Como os pesquisadores observam no artigo: “A principal ideia é que superfícies super-hidrofóbicas multifacetadas (SH, na sigla em inglês) podem capturar um grande volume de ar, o que aponta para a possibilidade de usar superfícies SH para criar dispositivos flutuantes”.
O laboratório de Guo criou uma estrutura na qual as superfícies tratadas em duas placas paralelas de alumínio ficam voltadas para dentro e não para fora, de modo que elas são fechadas e livres de desgaste e abrasão externas. As superfícies são separadas pela distância certa para prender e reter ar suficiente a fim de manter a estrutura flutuando – essencialmente criando um compartimento à prova d’água. As superfícies super-hidrofóbicas impedem a entrada de água no compartimento, mesmo quando a estrutura é forçada a submergir na água.
Mesmo depois de serem forçadas a submergir por dois meses, as estruturas imediatamente voltaram à superfície após a liberação da carga, diz Guo. As estruturas também mantiveram essa habilidade mesmo depois de serem perfuradas várias vezes, porque o ar permanece preso nas partes restantes do compartimento ou nas estruturas adjacentes.
Embora a equipe tenha usado alumínio para este projeto, o “processo de gravação” pode ser usado para literalmente quaisquer metais ou outros materiais, afirmou Guo.
Quando o laboratório de Guo demonstrou pela primeira vez a técnica de gravação, demorou uma hora para padronizar uma área de superfície de uma polegada por uma polegada. Agora, usando lasers sete vezes mais potentes e com uma digitalização mais rápida, o laboratório acelerou o processo, tornando mais viável a expansão para aplicativos comerciais.
