Criado material que não afunda mesmo se danificado ou perfurado

Descoberta americana se baseia em características de insetos que sobrevivem por longos períodos debaixo d’água

Estrutura metálica criada no laboratório de Guo (à direita) flutua no topo da superfície da água. Crédito: J. Adam Fenster/Universidade de Rochester

Inspirados em aranhas-de-água e grupos de formigas-de-fogo, pesquisadores da Universidade de Rochester (EUA) criaram uma estrutura metálica tão repelente à água que se recusa a afundar – não importa quantas vezes ela seja forçada a entrar na água ou quanto seja danificada ou perfurada. A novidade é tema de um artigo na revista “ACS Applied Materials and Interfaces”.

Segundo Chunlei Guo, professor de óptica e física da Universidade de Rochester cujo laboratório desenvolveu o material, a descoberta pode levar a aplicações tão variadas como navios inafundáveis, dispositivos de flutuação vestíveis que ainda flutuam após ser perfurados ou artefatos de monitoramento eletrônico que podem sobreviver a longo prazo no oceano.

A estrutura usa uma técnica inovadora desenvolvida pelo laboratório para o uso de rajadas de lasers de femtossegundos para “gravar” as superfícies de metais com intrincados padrões de micro e nanoescala que capturam o ar e tornam as superfícies super-hidrofóbicas ou repelentes à água.

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Os pesquisadores descobriram, no entanto, que depois de imersas em água por longos períodos de tempo, as superfícies podem começar a perder suas propriedades hidrofóbicas.

Foi aí que os cientistas se voltaram para o biomimetismo e os exemplos das aranhas-de-água e das formigas-de-fogo, que podem sobreviver por longos períodos sob ou na superfície da água. Elas fazem isso prendendo o ar em uma área fechada. As aranhas, por exemplo, criam uma teia subaquática em forma de cúpula que se enche de ar transportado da superfície entre as pernas super-hidrofóbicas e o abdômen. Da mesma forma, formigas-de-fogo podem formar uma balsa prendendo o ar entre seus corpos super-hidrofóbicos.

Compartimento à prova d’água

“Essa foi uma inspiração muito interessante”, disse Guo. Como os pesquisadores observam no artigo: “A principal ideia é que superfícies super-hidrofóbicas multifacetadas (SH, na sigla em inglês) podem capturar um grande volume de ar, o que aponta para a possibilidade de usar superfícies SH para criar dispositivos flutuantes”.

O laboratório de Guo criou uma estrutura na qual as superfícies tratadas em duas placas paralelas de alumínio ficam voltadas para dentro e não para fora, de modo que elas são fechadas e livres de desgaste e abrasão externas. As superfícies são separadas pela distância certa para prender e reter ar suficiente a fim de manter a estrutura flutuando – essencialmente criando um compartimento à prova d’água. As superfícies super-hidrofóbicas impedem a entrada de água no compartimento, mesmo quando a estrutura é forçada a submergir na água.

Mesmo depois de serem forçadas a submergir por dois meses, as estruturas imediatamente voltaram à superfície após a liberação da carga, diz Guo. As estruturas também mantiveram essa habilidade mesmo depois de serem perfuradas várias vezes, porque o ar permanece preso nas partes restantes do compartimento ou nas estruturas adjacentes.

Embora a equipe tenha usado alumínio para este projeto, o “processo de gravação” pode ser usado para literalmente quaisquer metais ou outros materiais, afirmou Guo.

Quando o laboratório de Guo demonstrou pela primeira vez a técnica de gravação, demorou uma hora para padronizar uma área de superfície de uma polegada por uma polegada. Agora, usando lasers sete vezes mais potentes e com uma digitalização mais rápida, o laboratório acelerou o processo, tornando mais viável a expansão para aplicativos comerciais.