O Voo da Borboleta Faz com Que os Pesquisadores Busquem Novas Abordagens para Gerar Força e Eletricidade
Cientistas da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD) geraram com sucesso força de preensão e eletricidade inspirando-se no vôo inicial de uma borboleta.
Os pesquisadores explicaram que as asas da borboleta, compostas de quitina, passam por um processo de desidratação enquanto suas veias se enchem de sangue durante o desdobramento da metamorfose.
Alimentando a pesquisa do professor associado Javier G. Fernandez
De fato, isso resulta em forças que reorganizam o material quitinoso, proporcionando a resistência e rigidez necessárias para o vôo. A pesquisa do professor associado Javier G. Fernandez é impulsionada por essa interação natural de forças, movimento da água e organização molecular, como afirma o comunicado de imprensa publicado pela instituição na terça-feira.
Em seu estudo recente, a equipe de pesquisa investigou a adaptabilidade e as transformações moleculares de materiais quitinosos em resposta a mudanças no ambiente.
No entanto, o Prof. Fernandez da Assoc afirmou: “Demonstramos que os polímeros quitinosos, mesmo após a extração de fontes naturais, retêm sua capacidade inata de integrar várias forças, organização molecular e conteúdo de água. Isso lhes permite gerar movimento mecânico e produzir eletricidade de forma autônoma, eliminando a necessidade de uma fonte de alimentação externa ou sistema de controle.”
Revelando força e flexibilidade impressionantes
Para criar seus filmes, os pesquisadores obtiveram polímeros quitinosos de cascas de camarões descartadas, formando filmes de aproximadamente 130,5 micrômetros de espessura. No entanto, ao esticar esses filmes quitinosos, eles observaram um fenômeno semelhante ao desdobramento das asas de uma borboleta, fazendo com que a estrutura cristalina se reorganizasse em um material capaz de relaxamento e contração independentes. Como resultado, o material apresentou a capacidade de levantar objetos com peso superior a 4,5 quilos.
A equipe de pesquisa então construiu mãos mecânicas usando esses filmes inovadores, que poderiam ser controlados por mudanças ambientais e processos bioquímicos. O resultado foi uma mão de preensão capaz de exercer uma força equivalente a 18 quilos, superando a metade da força de preensão de um adulto médio.
Além disso, a equipe demonstrou que a resposta do material às mudanças de umidade pode ser aproveitada para converter energia ambiental em eletricidade.
Pavimentando o Caminho para a Engenharia Ecologicamente Integrada
O Prof. Assoc Fernandez enfatizou a importância da quitina na natureza, servindo a diversas funções, como formar asas de insetos e conchas protetoras para moluscos. Compreender e utilizar a quitina em sua forma natural é crucial para o desenvolvimento de aplicações de engenharia alinhadas com a integração ecológica e baixo consumo de energia, conforme afirmado na conclusão.
O estudo, publicado na Advanced Materials Technologies, explora a atuação passiva, um fenômeno que desperta interesse na engenharia devido ao seu potencial em sistemas energeticamente eficientes.
No entanto, a pesquisa replica as intrincadas interações da composição quitinosa e estratégias de fabricação encontradas em exoesqueletos de artrópodes, que integram funcionalidades complexas por meio de forças externas e rearranjo molecular impulsionado pela água.
Concluindo, a tecnologia proposta combina geração de força robusta com princípios e materiais inspirados em organismos biológicos, abrindo caminho para avanços em soluções passivas integradas a sistemas biológicos. Esse avanço é promissor para aplicações em biorobótica, dispositivos médicos e coleta de energia.
Leia o artigo original em: Interesting Enginering
