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Um revestimento durável à base de cobre desenvolvido por pesquisadores do Dartmouth College pode ser integrado com precisão ao tecido para criar materiais responsivos e reutilizáveis, como equipamentos de proteção, sensores ambientais e filtros inteligentes, de acordo com um estudo recente.
O revestimento responde à presença de gases tóxicos no ar, convertendo-os em substâncias menos tóxicas que ficam presas no tecido, relata a equipe no Jornal da Sociedade Química Americana (JACS).
As descobertas dependem de uma tecnologia condutora metal-orgânica, ou estrutura, desenvolvida no laboratório da autora correspondente Katherine Mirica, professora associada de química em Dartmouth. Relatado pela primeira vez no JACS em 2017, a estrutura era um revestimento simples que poderia ser colocado em camadas de algodão e poliéster para criar tecidos inteligentes que os pesquisadores chamaram de SOFT – Self-Organized Framework on Textiles. O artigo demonstrou que os tecidos inteligentes SOFT podem detectar e capturar substâncias tóxicas no ambiente circundante.
Para o estudo mais recente, os pesquisadores descobriram que – em vez do revestimento simples relatado em 2017 – eles podem incorporar precisamente a estrutura em tecidos usando um precursor de cobre que lhes permite criar padrões específicos e preencher com mais eficácia as pequenas lacunas e buracos. entre fios. Os pesquisadores descobriram que a tecnologia da estrutura converteu efetivamente a toxina óxido nítrico em nitrito e nitrato e transformou o venenoso gás inflamável sulfeto de hidrogênio em sulfeto de cobre. Eles também relatam que a capacidade da estrutura de capturar e converter materiais tóxicos resistiu ao desgaste, como assim como a lavagem normal.
A versatilidade e durabilidade que o novo método oferece permitiriam que a estrutura fosse aplicada para usos específicos e em locais mais precisos, como um sensor em roupas de proteção ou como um filtro em um determinado ambiente, disse Mirica.
“Este novo método de deposição significa que os têxteis eletrônicos podem interagir com uma gama mais ampla de sistemas porque são muito robustos”, disse ela. “Este avanço tecnológico abre caminho para outras aplicações das habilidades combinadas de filtragem e detecção da estrutura que podem ser valiosas em ambientes biomédicos e remediação ambiental”.
A técnica também pode eventualmente ser uma alternativa de baixo custo para tecnologias que são proibitivas e limitadas em onde podem ser implantadas pela necessidade de uma fonte de energia ou – como conversores catalíticos em automóveis – metais raros, disse Mirica.
“Aqui estamos contando com uma matéria abundante na Terra para desintoxicar produtos químicos tóxicos, e estamos fazendo isso sem qualquer entrada de energia externa, então não precisamos de alta temperatura ou corrente elétrica para realizar essa função”, disse Mirica.
O co-primeiro autor Michael Ko, que recebeu seu Ph.D. em química de Dartmouth em 2020, observou inicialmente o novo processo em 2018, enquanto tentava depositar a estrutura metal-orgânica em eletrodos à base de cobre de película fina, disse Mirica. Mas os eletrodos de cobre seriam substituídos pela estrutura.
“Ele queria isso em cima dos eletrodos, não para substituí-los”, disse Mirica. “Levamos quatro anos para descobrir o que estava acontecendo e como isso era benéfico. É um processo muito direto, mas a química por trás dele não é e levamos algum tempo e envolvimento adicional de alunos e colaboradores para entender isso.”
A equipe descobriu que a estrutura metal-orgânica “cresce” sobre o cobre, substituindo-o por um material com capacidade de filtrar e converter gases tóxicos, disse Mirica. Ko e o coautor Lukasz Mendecki, um bolsista de pós-doutorado no Mirica Group de 2017 a 2018, investigaram métodos para aplicar o material da estrutura ao tecido em designs e padrões específicos.
A co-primeira autora Aileen Eagleton, estudante de pós-graduação do Mirica Group, finalizou a técnica otimizando o processo de impressão da estrutura metal-orgânica no tecido, além de identificar como sua estrutura e propriedades são influenciadas pela exposição química e condições de reação.
O trabalho futuro se concentrará no desenvolvimento de novos materiais de estrutura multifuncional e na ampliação do processo de incorporação dos revestimentos metal-orgânicos no tecido, disse Mirica.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Dartmouth College. Original escrito por Morgan Kelly. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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