Robótica

Enguia inspira gerador elétrico que produz mais de 100V

Gerador biocompatível inspirado na enguia produz mais de 100V
O gerador flexível e transparente imita o processo de produção de eletricidade da enguia. [Imagem: Thomas B. H. Schroeder et al. - 10.1038/nature24670]

Gerador biocompatível

Um gerador elétrico inspirado na enguia elétrica não apenas é flexível e biocompatível, como também pode gerar mais de 100 volts.

Isso o torna uma fonte de energia promissora para implantes médicos.

Thomas Schroeder, da Universidade de Friburgo, na Suíça, afirma que sua criação também poderá ser usada em dispensadores de medicamentos de vestir ou implantáveis, lentes de contato para realidade aumentada e inúmeras outras possibilidades.

Enguia artificial

Os elementos principais do gerador flexível são "células" feitas de hidrogel e sal.

Um dos segredos para a produção de eletricidade pela enguia é um fenômeno chamado transporte transmembranar. Seus órgãos elétricos especializados contêm milhares de compartimentos alternados, cada um com um excesso de íons de potássio ou de sódio. Os compartimentos são separados por membranas seletivas que, no estado de repouso da enguia, mantêm os dois íons separados. Quando a enguia precisa atacar uma presa, as membranas permitem que os íons fluam em direção uns dos outros, o que produz uma rajada de energia.

Schroeder construiu um sistema semelhante. Em vez de sódio e potássio, ele usou o sódio e cloreto, que se combinam naturalmente no sal de cozinha, dissolvidos em um hidrogel à base de água. Milhares de pequenas gotas de hidrogel foram produzidas em uma impressora 3D e distribuídas sobre uma folha de plástico, alternando-se gotas de hidrogel salgado com gotas de água pura, imitando os compartimentos da enguia.

Gerador biocompatível inspirado na enguia produz mais de 100V
As duas folhas e suas gotículas especializadas que fazem o gerador iônico funcionar. [Imagem: Thomas Schroeder/Anirvan Guha]

Tensão e corrente

Para imitar a membrana seletiva da enguia que separa os compartimentos foi usada uma segunda folha de gotas alternadas, feitas com uma versão seletiva do hidrogel, que aceita apenas cloreto de sódio carregado positivamente ou negativamente, excluindo a outra carga.

Para gerar energia basta imitar o movimento do corpo da enguia, o que é feito pressionando as duas folhas. As gotas de solução salina e de água pura conectam-se às gotas seletivas em série. À medida que a solução salina e a água se misturam, as gotículas seletivas de carga movem os íons de sódio e cloreto em direções opostas, produzindo uma corrente elétrica.

O gerador produz mais de 100 volts em ritmo constante, mas gera uma baixa corrente, mais ou menos como um jato fino de água mas de alta pressão. A potência, contudo, já é suficiente para alimentar um pequeno dispositivo médico, como um marcapasso.

Bibliografia:

An electric-eel-inspired soft power source from stacked hydrogels
Thomas B. H. Schroeder, Anirvan Guha, Aaron Lamoureux, Gloria VanRenterghem, David Sept, Max Shtein, Jerry Yang, Michael Mayer
Nature
Vol.: 552 (7684): 214
DOI: 10.1038/nature24670




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