Penas de pssaro inspiram material para baterias e filtros

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/12/2023

Cor estrutural

Pesquisadores suos estavam tentar imitar a cor estrutural, ou cor fsica, das penas de um pssaro e acabaram criando um material que poder ajudar a melhorar as baterias e os sistemas de filtragem de gua e outros lquidos.

O pssaro azul oriental (Sialia sialis) conhecido pela cor azul profunda de suas penas, uma cor que no produzida por pigmentos, mas por estruturas especiais, uma rede de canais com dimetros de apenas algumas centenas de nanmetros que refletem a cor de modo a produzir o brilho inigualvel.

Carla Rico e seus colegas do Instituto Federal de Tecnologia da Sua (ETH) estavam tentando replicar essas nanoestruturas em laboratrio com o objetivo de recriar o azul. Eles no tiveram um sucesso total ainda, mas o sucesso parcial que conseguiram j pagou o esforo da pesquisa.

Usando uma borracha de silicone transparente como material de partida, Rico colocou este material que pode ser esticado e deformado em uma soluo oleosa, deixando-o inchar durante vrios dias em um forno a 60 C. A mistura foi ento resfriada e a borracha foi retirada da soluo oleosa.

Esse processo alterou a nanoestrutura da borracha, criando uma rede de estruturas semelhante quelas que do pena do pssaro azul sua cor azul. A principal diferena a espessura dos canais formados: As nanoestruturas da pena da ave medem aproximadamente 200 nanmetros, enquanto o material sinttico s chegou aos 800 nanmetros.

Um pedao de polmero colocado em uma soluo oleosa e aquecido, o que faz com que as duas substncias se misturem e formem uma rede. Se o material for posteriormente resfriado at a temperatura ambiente, possvel identificar a rede criada pela separao de fases.
[Imagem: Carla Fernndez-Rico et al. – 10.1038/s41563-023-01703-0]

Baterias e filtros

Mas isto j foi o suficiente para abrir possibilidades de aplicaes tcnicas e sustentveis para o novo material. As beneficiadas mais diretas podem ser as baterias. Os ons nas baterias normalmente se movem entre os eletrodos atravs de um lquido chamado eletrlito. Um dos principais motivos pelos quais as baterias perdem a capacidade de carga com o tempo, ou at mesmo falham, porque os ons reagem com o eletrlito lquido, o que faz com que os dois eletrodos estabeleam contato fsico e danifiquem a bateria.

Os eletrlitos lquidos poderiam ser substitudos por eletrlitos slidos com uma estrutura de rede de canais interligados, como estes produzidos agora, evitando o contato fsico entre os eletrodos sem perder a eficincia do transporte de ons pela bateria.

Filtros de gua podem ser outra aplicao, j que os filtros podem ser melhorados otimizando as propriedades de transporte atravs dos canais interligados e de grandes reas de superfcie. A relao entre superfcie e volume enorme no caso de estruturas semelhantes a canais, permitindo a remoo eficiente de contaminantes da gua, como bactrias ou outras partculas.

“No entanto, o produto ainda est longe de estar pronto para o mercado,” disse Rico. “Embora o material emborrachado seja barato e fcil de obter, a fase oleosa bastante cara. Um par de materiais mais barato ser necessrio aqui.”

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