Mecânica

Radiador bioinspirado regula a própria temperatura

Radiador microfluídico controla sua temperatura em relação ao ambiente
É possível vislumbrar também paredes que mantenham a temperatura interna estável minimizando o consumo de energia. [Imagem: Alston & Barber - 10.1038/s41598-018-33485-w]

Engenharia bioinspirada

Um material inspirado na natureza regula sua própria temperatura, podendo ser usado tanto para tratar queimaduras e evitar custos com ar-condicionado e aquecimento, quanto para ajudar as naves espaciais a resistir às intempéries do espaço.

"Um grande desafio na ciência dos materiais é descobrir como regular a temperatura, assim como o corpo humano pode fazer em relação ao seu ambiente," explica Mark Alston, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido.

Para conseguir isso, Alston utilizou uma rede de múltiplos microcanais, escavados em um polímero sintético por onde fluidos circulam de forma controlada - um radiador microfluídico, lembrando que a microfluídica é a técnica usada nos biochips.

Com medidas de controle precisas, o polímero cheio de canais vira um "material fluídico termicamente funcional", que alterna estados condutores de calor de forma a gerenciar sua própria temperatura em relação ao ambiente.

"A natureza usa fluidos para regular e controlar a temperatura nos mamíferos e para absorver a radiação solar nas plantas através da fotossíntese, e esta pesquisa usou um modelo semelhante a uma folha para imitar essa função no polímero.

Ao permitir gerenciar a temperatura, o material também pode ser usado para gerar energia termoelétrica. A energia térmica pode ser removida do sistema fluídico e ser armazenada ou usada para gerar eletricidade," disse Alston.

Queimaduras e naves espaciais

"Esta abordagem de engenharia bioinspirada resulta em um material avançado capaz de absorver altas radiações solares, como o corpo humano pode fazer, para se resfriar autonomamente em qualquer ambiente. Um material termicamente funcional pode ser usado como um sistema de regulação de calor para queimaduras, para esfriar a temperatura da superfície da pele e monitorar e melhorar a cicatrização," disse Alston.

O pesquisador também vislumbra usos espaciais da tecnologia. A água aquecida pela luz solar seria armazenada em um reservatório a bordo da nave e usada para gerar energia elétrica ou como água quente mesmo, para uso da tripulação.

Esse tipo de gerenciamento de fluxo de calor também pode ser usado para diminuir as tensões térmicas que afetam a integridade estrutural das naves e estações espaciais, sujeitas a ciclos de calor e frio intensos.

A Estação Espacial Internacional, por exemplo, registra até 121º C quando está no lado do dia e até -157º C quando está no lado noturno - e ela passa do dia para a noite uma vez a cada 90 minutos.

Bibliografia:

Temperature - dependent polymer absorber as a switchable state NIR reactor
Mark E. Alston, Robert Barber
Nature Scientific Reports
Vol.: 8, Article number: 15866
DOI: 10.1038/s41598-018-33485-w




Outras notícias sobre:

    Mais Temas