Materiais Avançados

Plástico programável cria girassóis para guiar células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/01/2019

Plástico programável muda de forma
As microestruturas dinâmicas podem se deformar de forma programável, voltando ao original quando o estímulo é removido. [Imagem: Yuxing Yao et al. - 10.1073/pnas.1811823115]

Matéria programável

Yuxing Yao e seus colegas da Universidade de Harvard, nos EUA, usaram campos magnéticos para controlar a estrutura molecular de cristais líquidos e criar polímeros tridimensionais microscópicos.

Esses polímeros podem ser programados para se mover em qualquer direção no espaço tridimensional em resposta a vários tipos de estímulos, incluindo luz e calor.

As aplicações desta tecnologia incluem painéis solares responsivos, que seguem o movimento do Sol, além de edifícios inteligentes e até criptografia de mensagens.

Elastômeros de cristal líquido

Para entender como essas microestruturas dinâmicas funcionam, basta lembrar das patas notoriamente pegajosas das lagartixas. Elas estão cobertas de cerdas, estruturas microscópicas cuja composição química e física e alta flexibilidade permitem que o animal se segure nas paredes e no teto com facilidade e extrema rapidez. E o mesmo mecanismo que gruda deve reverter rapidamente para que o animal se solte e possa andar.

A equipe replicou essas estruturas dinâmicas em laboratório com uma variedade de materiais, incluindo elastômeros de cristal líquido (ELCs), que são borrachas com grupos líquidos cristalinos incorporados que ditam as direções nas quais os ELCs podem se mover e esticar. Até agora, os ELCs sintéticos se deformavam apenas em uma ou duas dimensões, limitando a capacidade das estruturas de se moverem pelo espaço e assumir formas diferentes.

O uso de campos magnéticos permitiu controlar a estrutura molecular dos ELCs (elastômeros de cristal líquido) e criar polímeros tridimensionais microscópicos que podem ser programados para se mover em qualquer direção em resposta a múltiplos tipos de estímulos.

As microestruturas podem se deformar em resposta ao calor, luz e umidade, e sua reconfiguração específica em variados formatos é controlada por suas próprias propriedades químicas e materiais. Quando o estímulo é retirado, as estruturas deformadas retomam sua forma original, programada internamente.

Plástico programável muda de forma
O segredo está no uso de campos magnéticos controlados durante o processo de fabricação do elastômero. [Imagem: Yuxing Yao et al. - 10.1073/pnas.1811823115]

Mudança programada de forma

Essas mudanças de formato programadas podem ser usadas para criar mensagens criptografadas que são reveladas somente quando aquecidas a uma temperatura específica, atuadores para pequenos robôs macios ou materiais adesivos cuja viscosidade pode ser ligada e desligada.

O sistema também pode fazer com que as formas dobrem-se autonomamente em direções que normalmente exigiriam a entrada de algum tipo de energia. Por exemplo, uma placa ELC não apenas faz uma curva "tradicional" fora do plano, como também atua no plano por meio de flexão, torção, alongamento e contração.

Além disso, movimentos exclusivos podem ser programados expondo diferentes regiões de uma estrutura ELC a múltiplos campos magnéticos durante a polimerização, que então se deformarão em diferentes direções quando aquecidos.

Apesar das inúmeras aplicações possíveis, por enquanto a equipe está mais interessada em criar minúsculos "girassóis", que possam fazer as células solares acompanharem a luz do Sol, simplificando o projeto dos painéis solares e aumentando sua eficiência.

Bibliografia:

Multiresponsive polymeric microstructures with encoded predetermined and self-regulated deformability
Yuxing Yao, James T. Waters, Anna V. Shneidman, Jiaxi Cui, Xiaoguang Wang, Nikolaj K. Mandsberg, Shucong Li, Anna C. Balazs, Joanna Aizenberg
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1811823115




Outras notícias sobre:

    Mais Temas