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Uma reação química comum que a maioria das pessoas viu em primeira mão é a inspiração para uma nova maneira de fazer um filme de gel flexível que pode levar a inovações em sensores, baterias, robótica e muito mais.
Uma equipe de pesquisa liderada pela Texas Engineers desenvolveu o que eles chamam de estratégia “dip-and-peel” para a fabricação simples e rápida de membranas de ionogel bidimensionais. Ao mergulhar materiais de biomassa sustentáveis em certos solventes, as moléculas respondem naturalmente organizando-se em filmes finos funcionais na borda do material que podem ser facilmente removidos usando nada mais do que um simples conjunto de pinças.
Essa estratégia, disseram os pesquisadores, foi inspirada no que acontece com o leite em temperaturas elevadas que costumamos observar na vida cotidiana.
“No efeito de pele de leite, um filme se forma na camada externa do leite quando ele é aquecido”, disse Guihua Yu, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia Cockrell e do Instituto de Materiais do Texas, que se concentra na ciência dos materiais. . “Fomos inspirados por esse fenômeno e o exploramos em diferentes materiais para produzir membranas de gel multifuncionais fáceis de separar.”
A pesquisa foi publicada em Síntese da Natureza.
Esses géis são formados por uma rede polimérica envolvida por um líquido iônico. Eles são semelhantes aos hidrogéis em estrutura, onde a água é o elemento líquido. Mas os ionogéis apresentam uma estrutura menos rígida, dando aos íons mais espaço para se movimentar.
Por causa disso, eles são altamente condutores e muito sensíveis. Eles têm alto potencial como sensores, possivelmente como parte de eletrônicos vestíveis que podem rastrear com mais precisão movimentos, batimentos cardíacos e outros aspectos do monitoramento de saúde. Eles podem até servir como eletrólito em baterias de estado sólido, uma parte da bateria mais segura que transporta íons para frente e para trás para facilitar o carregamento e o descarregamento.
A grande inovação da pesquisa está no novo processo de fabricação, que trabalha com diversos materiais. O processo pode ser reproduzido centenas ou milhares de vezes em alta velocidade e baixo custo. E os filmes podem ser facilmente manipulados para serem tão grossos ou finos quanto necessário e moldados ou revestidos com outros materiais.
“Este método de automontagem induzido por solvente simples, mas eficaz, realmente permite uma produção rápida e escalável de filmes de polímeros funcionais 2D a partir de diferentes materiais de biomassa sustentáveis, incluindo celulose, quitosana, fibroína de seda, goma de guar e muito mais”, disse Nancy (Youhong) Guo , um dos principais autores do artigo, ex-aluno de pós-graduação no laboratório de Yu e agora pesquisador de pós-doutorado no MIT.
Yu disse que espera que outros pesquisadores adotem essa técnica e a executem em várias tecnologias. No futuro, a equipe de pesquisa trabalhará para otimizar ainda mais as propriedades mecânicas para mais aplicações e funcionalidades avançadas para tecnologias de próxima geração, como eletrônicos vestíveis, robótica inteligente e inteligência artificial.
Esta pesquisa também envolve outros colaboradores da Northeast Forestry University e da Shenyang University of Chemical Technology, na China.
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