O texto seguinte servirá de base para responder à questão.Asas de borboleta inspiram músculos artificiais e
produzem eletricidadeO professor Javier Fernandez, da Universidade de
Tecnologia e Design de Cingapura, vem há alguns anos
estudando as possibilidades de uso da quitina como um
material inteligente, biocompatível, sustentável e com
múltiplas funcionalidades. Isso lhe permitiu criar uma
nova classe de compósitos e fazer planos para abrigos
em Marte feitos com carapaças de insetos.
A quitina é um polímero orgânico que é o principal
componente das carapaças dos artrópodes, como
crustáceos, alguns insetos e até das asas das
borboletas. E o caso das borboletas é interessante como
fonte de inspiração porque elas apresentam mudanças
estruturais que podem ser copiadas para aplicações
práticas. O professor Fernandez descobriu, também, que
podem ser usadas para produzir eletricidade.
Assim que uma borboleta emerge do seu casulo, no
estágio final da metamorfose, ela abre lentamente as
asas, para que elas possam secar. O material quitinoso
fica desidratado, enquanto o sangue bombeado pelas
veias do inseto produz forças que reorganizam as
moléculas da quitina, para que ela adquira a resistência
e a rigidez únicas necessárias para o voo. E foi essa
combinação natural de forças, movimento da água e
organização molecular que mostrou agora a
possibilidade de criação de atuadores mecânicos e para
gerar energia.
"Nós demonstramos que, mesmo após serem extraídos
de fontes naturais, os polímeros quitinosos mantêm sua
capacidade natural de vincular diferentes forças,
organização molecular e conteúdo de água para gerar
movimento mecânico e produzir eletricidade, sem a
necessidade de uma fonte de energia externa ou sistema
de controle," disse Fernandez.
Músculos artificiais de quitina
A demonstração foi feita a partir de quitina extraída de
cascas de camarão descartadas, que foi transformada
em filmes com cerca de 130 micrômetros de espessura.
Ao estudar os efeitos de forças externas nesses filmes
quitinosos, com foco nas mudanças na organização
molecular, teor de água e propriedades mecânicas, os
pesquisadores observaram que, semelhante ao
desdobramento das asas das borboletas, esticar os
filmes força uma reorganização em sua estrutura
cristalina - as moléculas ficaram mais compactadas e o
teor de água diminuiu.
Para demonstrar a aplicabilidade dos filmes, a equipe
usou-os para criar músculos artificiais, que foram então
montados em uma mão robótica. Controlando a
concentração de água intermolecular dos filmes, por
meio de mudanças ambientais e processos bioquímicos,
o material gerou força suficiente para que a mão apresentasse um movimento de preensão
impressionante, com uma força equivalente a 18
quilogramas - mais da metade da força de preensão
média de um adulto.
Diferente da natureza inerte dos polímeros sintéticos, os
filmes de quitina reorganizados podem se distender e
contrair autonomamente em resposta a mudanças de
umidade no ambiente, imitando a forma como alguns
insetos adaptam sua casca a diferentes situações. Essa
capacidade nativa permitiu que os filmes quitinosos
levantassem verticalmente objetos pesando mais de 4,5
quilos.
A capacidade de produzir essa força por meios
bioquímicos indica o potencial de uso dos filmes
quitinosos para integração em sistemas biológicos, com
aplicações biomédicas, como próteses e implantes
médicos.
Filmes de quitina produzem eletricidade
Em outra demonstração, a equipe mostrou que a
resposta do material às mudanças de umidade pode ser
usada para extrair energia das oscilações ambientais e
convertê-la em eletricidade, criando mais uma opção
para a colheita de energia, um conceito para alimentação
de pequenos aparelhos e sensores que hoje vem sendo
dominado pelos nanogeradores triboelétricos.
Ao anexar os filmes a um material piezoelétrico, o
movimento mecânico dos filmes em resposta às
mudanças de umidade no ambiente foi convertido em
correntes elétricas suficientes para alimentar pequenos
eletrônicos, como os usados na internet das coisas.
A quitina é o segundo polímero orgânico mais abundante
na natureza - depois da celulose - e faz parte de todos
os ecossistemas, podendo ser obtido de forma rápida e
sustentável de vários organismos ou mesmo de resíduos
urbanos.
"A quitina é usada para muitas funções complexas na
natureza, desde a composição das asas dos insetos até
a formação das conchas protetoras duras dos moluscos,
e tem aplicação direta na engenharia. Nossa capacidade
de entender e usar a quitina em sua forma nativa é
fundamental para permitir novas aplicações de
engenharia e desenvolvê-las dentro de um paradigma de
integração ecológica e baixo consumo de energia,"
concluiu Fernandez.
Retirado e adaptado de: INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Asas de
borboleta inspiram músculos artificiais e produzem eletricidade.
Inovação tecnológica. Disponível em: inaaviraamusscuooariicaa-produz
-eeerciddadee&&d==0100116023080444
o=quitina-vira-musculo-artificial-produz-eletricidade&id=010160230804
Acesso em: 08 ago., 2023.