Materiais macios e vivos acendem sem usar baterias

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/10/2023

Estes materiais macios e vivos brilham em resposta ao estresse mecânico, como compressão, estiramento ou torção.
[Imagem: Chenghai Li et al. - 10.1126/sciadv.adi8643]

Capturando a luminescência das algas

Pesquisadores desenvolveram materiais macios, porém duráveis, que brilham em resposta ao estresse mecânico, como compressão, alongamento ou torção - basta um pequeno aperto ou um peteleco para que eles brilhem intensamente.

Os materiais derivam sua luminescência de algas unicelulares conhecidas como dinoflagelados, que proporcionam belos espetáculos durante eventos de maré vermelha em praias de quase todo o mundo.

"Uma característica interessante desses materiais é a sua simplicidade inerente - eles não precisam de componentes eletrônicos, nem de fonte de energia externa," disse Shengqiang Cai, da Universidade da Califórnia de San Diego. "Demonstramos como podemos aproveitar o poder da natureza para converter diretamente estímulos mecânicos em emissão de luz."

A construção do material bioluminescente também é simples. Os ingredientes principais são os próprios dinoflagelados e um polímero à base de algas marinhas chamado alginato. Esses elementos são misturados para formar uma solução, que é então processada em uma impressora 3D para criar diversos formatos, como grades, espirais, teias de aranha, bolas, blocos e estruturas piramidais.

Para reforçar os materiais, para que eles possam suportar cargas mecânicas substanciais, um segundo polímero, o diacrilato de poli(etilenoglicol), foi adicionado à mistura original. Além disso, o revestimento dos materiais com um polímero elástico semelhante à borracha, denominado Ecoflex, proporcionou proteção em soluções ácidas e básicas. Com essa camada protetora, os materiais podem até ser armazenados na água do mar por até cinco meses sem perder a forma ou as propriedades bioluminescentes.

A equipe vislumbra o uso desses materiais biomiméticos em aplicações de saúde e como sensores.
[Imagem: Chenghai Li et al. - 10.1126/sciadv.adi8643]

Acende sem bateria

Quando os materiais são submetidos a compressão, estiramento ou torção, os dinoflagelados dentro deles respondem emitindo luz. Esta resposta imita o que acontece no oceano, quando os dinoflagelados produzem flashes de luz como parte de uma estratégia de defesa contra predadores.

Nos testes, as pequenas estruturas brilharam quando os pesquisadores as pressionaram, lhes deram petelecos ou traçaram padrões em sua superfície - os materiais mostraram-se sensíveis o suficiente para brilhar sob o peso de uma bola de espuma rolando em sua superfície. E quanto maior a tensão aplicada, mais intenso é o brilho.

Outra vantagem é que os objetos podem ser "recarregados" com energia solar. Para continuar funcionando, os dinoflagelados contidos nos materiais precisam de ciclos periódicos de luz e escuridão. Durante a fase clara, eles fazem fotossíntese para produzir alimentos e energia, que são então usados na fase escura para emitir luz quando o estresse mecânico é aplicado.

Os pesquisadores vislumbram esses materiais sendo usados como sensores mecânicos para medir pressão, deformação ou tensão. Outras aplicações potenciais incluem robótica macia e dispositivos biomédicos que usem sinais de luz para realizar tratamentos ou liberação controlada de medicamentos.

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