Atuador transforma evaporação da água em movimento mecânico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/09/2020

Os blocos do nanomotor movem-se reversivelmente com a absorção e liberação da água.
[Imagem: Tony Wang]

Força da evaporação

Basta olhar as chamadas gretas de contração - aquelas estruturas "quebradas" que se formam no solo depois que a água evaporou de rios, lagos ou mesmo de poças de chuva - para perceber que a evaporação da água é um processo poderoso.

O que os cientistas estão se dando conta agora é que, se devidamente compreendida e explorada, a evaporação da água pode se tornar uma fonte limpa de energia, capaz de propelir máquinas e equipamentos mecânicos ou mesmo gerar eletricidade.

Roxana Piotrowska e seus colegas da Universidade Cidade de Nova Iorque criaram cristais com capacidade de mudança de forma para converter diretamente a energia da evaporação da água em movimento.

Esses materiais responsivos à água foram criados usando variantes simples de blocos de construção biológicos, conhecidos como tripeptídeos. O resultado são cristais que são simultaneamente rígidos e "morfáveis" - com capacidade de mudança de forma.

Motor evaporativo

Os cristais são compostos por padrões tridimensionais de poros em nanoescala onde a água se liga fortemente, e esses poros são intercalados com uma rede molecular de regiões rígidas e regiões flexíveis. Quando a umidade é reduzida e atinge um valor crítico, a água escapa dos poros, levando a uma forte contração da rede interligada.

Isso faz com que os cristais percam temporariamente seus padrões ordenados, até que a umidade seja restaurada e os cristais recuperem sua forma original. Este processo pode ser repetido continuamente, e dá origem a um método notavelmente eficiente de coleta de energia da evaporação para realizar trabalho mecânico.

"Basicamente, nós criamos um novo tipo de atuador, que é acionado pela evaporação da água," disse Piotrowska. "Ao observar sua atividade, fomos capazes de identificar os mecanismos fundamentais de como os materiais que respondem à água podem converter de forma eficiente a evaporação em energia mecânica."

Micromotor

O atuador funciona em escala molecular, e a equipe ainda terá que mensurar sua capacidade de trabalho nas diversas escalas tecnológicas, dos sistemas nanoeletromecânicos (NEMS), passando pelos MEMS, pelos dispositivos microfluídicos e pelos micro- e nano-robôs.

Mas eles partem com um trunfo nas mãos: Como são feitos com os mesmos blocos fundamentais de que as proteínas são feitas, esses materiais morfogênicos são biocompatíveis, biodegradáveis e muito baratos de se fabricar.

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