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Uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu uma técnica que usa metal líquido para criar um material elástico impermeável a gases e líquidos. As aplicações do material incluem o uso como embalagem para tecnologias de alto valor que requerem proteção contra gases, como baterias flexíveis.
“Este é um passo importante porque há muito tempo existe um compromisso entre elasticidade e ser impermeável a gases”, diz Michael Dickey, co-autor correspondente de um artigo sobre o trabalho e professor Camille & Henry Dreyfus de Engenharia Química e Biomolecular. na Universidade Estadual da Carolina do Norte.
“Basicamente, as coisas que eram boas em manter os gases do lado de fora tendiam a ser duras e rígidas. E as coisas que ofereciam elasticidade permitiam que os gases se infiltrassem. Criamos algo que oferece a elasticidade desejada enquanto mantém os gases do lado de fora.”
A nova técnica utiliza uma liga eutética de gálio e índio (EGaIn). Eutético significa que a liga tem um ponto de fusão inferior ao de suas partes constituintes. Neste caso, o EGaIn é líquido à temperatura ambiente. Os pesquisadores criaram um filme fino de EGaIn e o envolveram em um polímero elástico. A superfície interna do polímero foi cravejada com esferas de vidro em microescala, o que impediu que o filme líquido de EGaIn se acumulasse. O resultado final é essencialmente uma bolsa ou bainha elástica revestida com metal líquido, que não permite a entrada ou saída de gases ou líquidos.
Os pesquisadores testaram a eficácia do novo material avaliando até que ponto ele permitia que o conteúdo líquido evaporasse, bem como até que ponto permitia que o oxigênio vazasse de um recipiente selado feito do material.
“Descobrimos que não houve perda mensurável de líquido ou oxigênio para o novo material”, diz Tao Deng, co-autor correspondente e professor titular de Zhi Yuan na Shanghai Jiao Tong University.
Os pesquisadores também estão cientes dos custos associados à fabricação do novo material.
“Os próprios metais líquidos são bastante caros”, diz Deng. “No entanto, estamos otimistas de que podemos otimizar a técnica – por exemplo, tornando o filme EGaIn mais fino – para reduzir o custo. No momento, um único pacote custaria alguns dólares, mas não tentamos para otimizar o custo, de modo que haja um caminho a seguir para reduzir o custo.”
Os pesquisadores estão atualmente explorando opções de teste para determinar se o material é realmente uma barreira ainda mais eficaz do que conseguiram mostrar até agora.
“Basicamente, atingimos o limite do equipamento de teste que tínhamos disponível”, diz Dickey.
“Também estamos procurando parceiros da indústria para explorar possíveis aplicações para este trabalho. Baterias flexíveis para uso com eletrônicos macios são uma aplicação óbvia, mas outros dispositivos que usam líquidos ou são sensíveis ao oxigênio se beneficiarão desta tecnologia.”
O trabalho foi realizado com o apoio da National Science Foundation, sob os subsídios EEC-1160483 e CMMI-2032415; a Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, sob os subsídios 51873105 e 51973109; o Programa de Inovação da Comissão Municipal de Educação de Xangai, sob a concessão 2019-01-07-00-02-E00069; o fundo Zhi-Yuan Endowed da Shanghai Jiao Tong University; e bolsas de estudo no exterior da Shanghai Jiao Tong University.
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