Materiais Avançados

Madrepérola artificial é ideal para construir casas na Lua

Madrepérola artificial é ideal para construir casas na Lua
Cada camada de madrepérola artificial tem cinco micrômetros de espessura. [Imagem: J. Adam Fenster/Rochester]

Conchas na Lua

Os primeiros astronautas a explorar a Lua de forma mais duradoura talvez não precisem morar em conchas, mas o material produzido por moluscos seria a opção ideal para construir as primeiras vilas lunares e marcianas.

É o que propõe uma equipe internacional trabalhando em conjunto na Universidade de Rochester, nos EUA.

A madrepérola, ou nácar, é um material duro e excepcionalmente resistente, produzido por alguns moluscos e que serve como a camada de revestimento interno das suas conchas - a camada externa das pérolas, com seu brilho intenso, também consiste de madrepérola.

O problema é que fabricar madrepérola artificialmente, em grandes quantidades, é ainda um desafio a vencer.

Ewa Spiesz e seus colegas encontraram um caminho para vencer esse desafio: Já que estavam se inspirando na natureza para fabricar um material ultraforte, ficaram na natureza mesmo, e encontraram bactérias que podem fazer o trabalho sozinhas usando apenas materiais biológicos.

Madrepérola artificial

A madrepérola artificial criada pela equipe consiste em uma sobreposição de camadas finas alternadas de carbonato de cálcio cristalizado e um polímero grudendo.

Para fabricar o cimento de cálcio, Spiesz colocou uma base de vidro ou plástico em um recipiente contendo uma fonte de cálcio, a bactéria Sporosarcina pasteurii e ureia, uma mistura que induziu a cristalização do carbonato de cálcio. Para fazer a camada de polímero, ela pegou a base com a primeira camada e a colocou em uma solução com a bactéria Bacillus licheniformis.

A seguir, é só ir repetindo o procedimento. Nesta versão de laboratório, leva cerca de um dia para criar um revestimento sobre vidro ou plástico, que se mostrou extremamente resistente. A equipe agora está testando o processo com metal e também tentando eliminar a necessidade do substrato.

"Estamos testando novas técnicas para fazer materiais mais espessos e nácares de forma mais rápida e que possam ser o próprio material inteiro [sem depender de substratos]," disse a professora Anne Meyer.

Madrepérola artificial é ideal para construir casas na Lua
Vista ao microscópio, a madrepérola artificial tem uma incrível semelhança com o material produzido pelos moluscos. [Imagem: Spiesz et al. - 10.1002/smll.201805312]

Casas na Lua

O material biomimético e biologicamente produzido tem a dureza do nácar natural, ao mesmo tempo em que é resistente e, surpreendentemente, dobrável, abrindo caminho para uma ampla gama de utilizações.

Uma das características mais benéficas da madrepérola artificial é que ela é biocompatível - feita de materiais que o corpo humano produz ou que os humanos podem comer - o que a torna adequada para aplicações médicas, como ossos e implantes artificiais.

E, mais resistente e rígida do que a maioria dos plásticos, ela é muito leve, uma qualidade especialmente valiosa para uso em veículos de transporte como aviões, barcos ou foguetes. O revestimento de nácar também protege contra a degradação química e o intemperismo, o que o torna adequado para aplicações de engenharia civil.

A madrepérola também pode ser um material ideal para construir casas na Lua e outros planetas: os únicos ingredientes necessários seriam um astronauta e um pequeno tubo de ensaio contendo as bactérias. "A Lua tem uma grande quantidade de cálcio no regolito, então o cálcio já está lá. O astronauta traz as bactérias e ele próprio produz a ureia [na urina], que é a única outra coisa que você precisa para começar a fazer camadas de carbonato de cálcio," disse Meyer.

Bibliografia:

Bacterially Produced, Nacre?Inspired Composite Materials
Ewa M. Spiesz, Dominik T. Schmieden, Antonio M. Grande, Kuang Liang, Jakob Schwiedrzik, Filipe Natalio, Johann Michler, Santiago J. Garcia, Marie-Eve Aubin-Tam, Anne S. Meyer
Small
DOI: 10.1002/smll.201805312




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