Por que essa nova tecnologia inspirada em pele de camelo é super legal

Um material de duas camadas que imita as glândulas sudoríparas dos animais e isola as superfícies de calafrios 400% mais longas do que os métodos tradicionais

Aranha Wetzel

Correspondente diário

Para sobreviver à vida no deserto, um camelo precisa de suor e pelo. Isso é de acordo com o engenheiro Jeffery Grossman, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. "Se não tivesse pêlo, suaria muito rápido e ficaria sem água, que é um recurso realmente precioso para o camelo", diz Grossman. O engenheiro se perguntou se poderia imitar as glândulas sudoríparas e o pelo isolante do camelo, colocando dois materiais em camadas. Em uma nova pesquisa publicada hoje na revista Joule, Grossman detalha a nova tecnologia inovadora que pode ser usada para manter alimentos e suprimentos médicos refrigerados sem exigir energia adicional.

Para a camada inferior do sistema inspirado no camelo, Grossman usou hidrogel, uma rede altamente absorvente de polímeros que é sobrecarregada com água. À medida que a água evapora do hidrogel, o líquido esfria a superfície em que está. A camada superior criada por Grossman era composta de aerogel, uma estrutura de sílica hidrofóbica preenchida com poros minúsculos que tornam o material mais de 90% ar - ganhando a substância o título de "sólido mais leve do mundo". O aerogel age como o pelo do camelo, isolando o hidrogel da temperatura ambiente mais quente e diminuindo a evaporação da água para um poder de resfriamento sustentado

Grossman sabia que a camada sobre o hidrogel tinha que ser isolante e porosa para que a água pudesse evaporar através dela. Se a camada isolante for muito fina, diz Grossman, é como "fazer um corte no camelo" que não conseguiria isolar o hidrogel do calor circundante. Se a camada de aerogel fosse muito espessa ou não porosa o suficiente, a água do hidrogel não poderia evaporar e a tecnologia perderia seu poder de resfriamento. "Ao projetar o aerogel da maneira certa, basicamente evitaria que a água evaporasse muito rapidamente, mas não totalmente", diz Grossman. Ao diminuir a evaporação, "você obtém mais de cada gota de água".

Para medir o desempenho da abordagem de duas camadas, Grossman e sua equipe colocaram um sensor de calor abaixo das camadas e colocaram o sistema em uma câmara com umidade e temperatura controladas. O sensor monitorou a temperatura sob o hidrogel ao longo do tempo enquanto o líquido evaporava na câmara de 86 graus Fahrenheit. A equipe comparou sua criação inspirada em camelos a uma única camada de hidrogel descoberto. O sistema de duas camadas baixou a temperatura perto do hidrogel sozinho, mas a camada dupla manteve esse poder de resfriamento por muito mais tempo. Grossman descobriu que os materiais em camadas prolongavam o tempo de resfriamento em 400%.

"Não pensei que poderíamos chegar tão perto do mesmo poder de resfriamento e ir tão longe", diz Grossman, descrevendo o período de resfriamento estendido. "É o tipo de coisa que você obtém na pesquisa e fica muito feliz porque funciona muito bem." Os cientistas já usaram hidrogel para resfriar superfícies antes, diz Grossman, "mas o que não foi feito é adicionar outro material sobre ele com um uso muito específico".

Embora o hidrogel e o aerogel não sejam novos, combiná-los dessa maneira é, diz Kyoo-Chul Kenneth Park, engenheiro da Northwestern University que não esteve envolvido no trabalho. "Eu mesmo nunca pensei sobre esse tipo de combinação de dois materiais - é por isso que estou muito animado para ver este artigo." Como Grossman, Park olha para plantas e animais para inspirar sua pesquisa. Como a criação é translúcida, Park está otimista de que ela possa ser usada para isolar superfícies como janelas.

Grossman acha que a tecnologia pode ser aplicada a muitas áreas que requerem resfriamento passivo, o que significa que não há necessidade de energia externa para alimentar o processo. Possíveis aplicações incluem isolamento de armazenamento de alimentos, suprimentos médicos e edifícios.

Mary Ann Meador, professora de engenharia da Universidade de Akron e ex-cientista da NASA que não participou do trabalho, diz que uma barreira para a implementação desse tipo de tecnologia é a necessidade de manter o hidrogel úmido. Como o hidrogel obtém sua energia da água, uma vez que a água evapora, o material não esfria mais a superfície em que está. Enquanto os camelos podem simplesmente suar para repor a umidade em sua pele, para ser útil, o gel precisa ser recarregado regularmente com água – um problema que Grossman e sua equipe estão trabalhando para resolver. Se esse tipo de sistema de duas camadas pudesse ser revivido com água da chuva ou condensação, por exemplo, seu poder de resfriamento poderia ser infinito.