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Robótica

Adesivo desligável poderá permitir andar pelas paredes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/02/2010

Aparelho adesivo poderá permitir que humanos andem pelas paredes
A tensão superficial da parte exposta das gotas de água, que se projetam ligeiramente acima da superfície da placa porosa, é suficiente para que o dispositivo grude em outra superfície.
[Imagem: Steen/Vogel]

Será possível que um dia os humanos andem pelas paredes, como as lagartixas ou o Homem-Aranha?

Um novo aparelho, cujo efeito adesivo pode ser ligado e desligado, acaba de ser construído por engenheiros da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos. Ele ainda não é capaz de suportar uma pessoa, mas pode ser uma esperança para quem sonha em trocar a lâmpada sem precisar de uma escada.

Bioinspiração

Segundo os pesquisadores, o mecanismo de adesão rápida e desligável - que funciona com base na tensão superficial da água - poderá levar a aplicações como sapatos ou luvas que grudem e se soltem das paredes ao comando do usuário, ou a adesivos do tipo Post-It capazes de suportar pesos.

O projeto do aparelho de adesão foi inspirado em um besouro endêmico no estado norte-americano da Flórida, que gruda nas folhas com uma força capaz de sustentar 100 vezes o seu próprio peso. E é capaz de soltar-se instantaneamente.

Tensão bem superficial

O dispositivo consiste de uma placa circular plana na qual são feitos furos perfeitamente espaçados, cada um com alguns micrômetros de diâmetro. Embaixo dessa placa é colada uma camada de material poroso. Por fim, na base, vai um reservatório de água.

Um campo elétrico aplicado por uma bateria comum de 9 volts, do tipo usado em brinquedos de controle remoto, bombeia a água através do dispositivo, fazendo com que a água se comprima contra a camada superficial - sem fazê-la jorrar, com uma força suficiente apenas para que formem-se saliências de água nos pequenos furos.

A tensão superficial da parte exposta das gotas de água, que se projetam ligeiramente acima da superfície da placa porosa, é suficiente para que o dispositivo grude em outra superfície - o fenômeno é o mesmo que ocorre se você juntar duas placas de vidro molhadas.

Força de adesão

Aparelho adesivo poderá permitir que humanos andem pelas paredes
Uma placa com 25 centímetros quadrados seria teoricamente capaz de suportar um homem de 70 quilogramas.
[Imagem: Steen/Vogel]

"Na nossa experiência diária, essas forças são relativamente fracas," diz o professor Paul Steen, um dos idealizadores do invento. "Mas se você construir vários [desses buracos com água] e puder controlá-los, como o besouro faz, você pode obter forças de adesão muito fortes."

Por exemplo, um dos protótipos, contendo cerca de 1.000 furos, com 300 micrômetros cada um, pode suportar 30 gramas - algo como 70 clipes de papel.

Os experimentos demonstram que, quando os buracos ficam mais estreitos, e mais deles são feitos na superfície, a força de adesão se torna mais forte.

Com isto, os cientistas estimam que um dispositivo com 1 centímetro quadrado, dotado de furos com 1 micrômetro de diâmetro cada um, poderá suportar 2,7 quilogramas.

Forças simultâneas

Para desligar a adesão, basta inverter o campo elétrico, fazendo a água fluir de voltar para o reservatório. Quando as gotas salientes desaparecem de volta no interior dos furos, quebram-se as minúsculas "pontes" criadas entre cada uma das gotas e a superfície onde o dispositivo permanecia grudado, e ele se solta.

Os planos agora são de construir protótipos em escala maior e aperfeiçoar o mecanismo de bombeamento - com um maior controle sobre a altura das gotas que se projetam a partir da superfície da placa perfurada será possível obter forças de adesão ainda maiores.

Os pesquisadores planejam também recobrir as gotas com membranas muito finas - finas o suficiente para serem flexionadas pela força do bombeamento, mas grossas o bastante para eliminar o efeito de se molhar a superfície onde o dispositivo adere.

Segundo eles, o líquido encapsulado também poderá exercer forças simultâneas, como se fossem minúsculas punções, uma espécie de furador retrátil.

Robôs

Extrapolando os cálculos dos cientistas, é fácil ver que uma placa com 25 centímetros quadrados seria teoricamente capaz de suportar um homem de 70 quilogramas - desde que a superfície onde ele quisesse aderir fosse lisa como o vidro.

Mas esta certamente não será a única dificuldade, uma vez que os problemas surgem quando se tenta ampliar a escala de qualquer dispositivo. Os candidatos a Homem-Aranha talvez tenham que esperar um pouco mais.

Contudo, a força alcançada já é mais do que suficiente para sustentar pequenos robôs escaladores. O próximo passo da pesquisa, isolando as gotas de água com uma membrana, pode ser o passo que falta para que robôs-aranha ou robôs- lagartixa tornem-se viáveis.

Bibliografia:

Artigo: Capillarity-based switchable adhesion
Autores: Michael J. Vogel, Paul H. Steen
Revista: Proceedings of the National Academy of Sciences
Data: February 1, 2010
Vol.: Published online before print






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