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    O papel inteligente pode conduzir eletricidade, detectar água
    p Este jornal "inteligente" produzido na Universidade de Washington pode conduzir eletricidade e transmitir informações sobre o ambiente ao seu redor, sem fio, para um receptor. Crédito:Mark Stone / University of Washington

    p Em cidades e fábricas em grande escala, um vazamento de água em uma rede complicada de canos pode levar muito tempo e esforço para ser detectado, pois os técnicos devem desmontar muitas peças para localizar o problema. A American Water Works Association indica que quase 250 mil quebras de linha de água ocorrem a cada ano nos EUA, custando aos serviços públicos de água cerca de US $ 2,8 bilhões por ano. p Uma equipe da Universidade de Washington quer simplificar o processo de descoberta de vazamentos prejudiciais, desenvolvendo um papel "inteligente" que pode detectar a presença de água. O papel, atado com nanomateriais condutores, pode ser empregado como um switch, ligar ou desligar uma luz LED ou um sistema de alarme indicando a ausência ou presença de água.

    p Os pesquisadores descreveram sua descoberta em um artigo publicado na edição de novembro da Journal of Materials Chemistry A .

    p "A detecção de água é muito desafiadora devido à natureza polar da água, e o que é usado agora é muito caro e não prático de implementar, "disse o autor principal Anthony Dichiara, professor assistente de ciência e engenharia de recursos biológicos da UW na Escola de Ciências Ambientais e Florestais. "Isso levou ao motivo para prosseguir este trabalho."

    p Junto com Dichiara, uma equipe de alunos de graduação da UW no programa de ciência e engenharia da Bioresource incorporou com sucesso nanomateriais em papel que podem conduzir eletricidade e detectar a presença de água. Começando com polpa, eles manipularam as fibras de madeira e cuidadosamente misturaram em nanomateriais usando um processo padrão para fabricação de papel, mas nunca antes usado para fazer papéis de detecção.

    Crédito:Universidade de Washington
    p A descoberta de que o papel poderia detectar a presença de água veio por meio de um acidente fortuito. Gotículas de água caíram no papel condutor que a equipe havia criado, fazendo com que a luz LED que indica a condutividade se desligue. Embora no início eles pensassem que tinham arruinado o jornal, os pesquisadores perceberam que, em vez disso, criaram um papel sensível à água.

    p Quando a água atinge o papel, suas células fibrosas incham até três vezes seu tamanho original. Essa expansão desloca nanomateriais condutores dentro do papel, o que, por sua vez, interrompe as conexões elétricas e faz com que a luz indicadora de LED apague.

    p Este processo é totalmente reversível, e conforme o papel seca, a rede condutiva se forma novamente para que o papel possa ser usado várias vezes.

    p O processo começa com folhas secas de celulose de fibra longa. Aqui, a estudante de graduação Demi Lidorikiotis rasga a polpa seca em pequenos pedaços no início do processo de fabricação de papel. Crédito:Mark Stone / University of Washington

    p Os pesquisadores imaginam uma aplicação na qual uma folha de papel condutor com uma bateria poderia ser colocada ao redor de um cano ou sob uma complexa rede de canos que se cruzam em uma fábrica. Se um tubo vazar, o papel sentiria a presença de água, em seguida, envie um sinal elétrico sem fio para um centro de controle central para que um técnico possa localizar e reparar rapidamente o vazamento.

    p Além disso, o papel é tão sensível que também pode detectar vestígios de água em misturas de vários líquidos. Essa capacidade de distinguir a água de outras moléculas é particularmente valiosa para as indústrias de petróleo e biocombustíveis, onde a água é considerada uma impureza.

    p "Acredito que, para aplicações de grande escala, isso é definitivamente factível, "Disse Dichiara." O preço dos nanomateriais vai cair, e já estamos usando um processo de fabricação de papel estabelecido. Basta adicionar o que desenvolvemos no lugar e na hora certa no processo. "

    p Próximo, a pasta de celulose é colocada em uma máquina diferente que divide as fibras de madeira, permitindo que produtos químicos adicionados posteriormente se liguem melhor à polpa. Alunos de graduação Demi Lidorikiotis, deixou, e Sydney Fry cuidam da mistura. Crédito:Mark Stone / University of Washington

    p Os nanomateriais adicionados ao papel foram projetados de forma que possam ser incorporados durante a fabricação de papel convencional sem a necessidade de modificar o processo. Esses materiais são feitos de carbono extremamente condutor. Porque o carbono é encontrado em todas as coisas vivas, quase qualquer material natural pode ser queimado para fazer carvão, e então os átomos de carbono podem ser extraídos para sintetizar os materiais. A equipe fez experiências com a fabricação de nanomateriais a partir de cascas de banana, casca de árvore e até fezes de animais.

    p Eles também tentaram fazer nanomateriais a partir de sobras de madeira para mostrar que todo o processo de fabricação de papel pode ser concluído com baixo custo, materiais naturais.

    p Demi Lidorikiotis usa um rolo para pressionar manualmente qualquer água remanescente. Crédito:Mark Stone / University of Washington

    p “Agora temos um processo sustentável onde tudo vem de papel e celulose, e podemos fazer materiais condutores com eles, "Dichiara disse.

    p O papel, dura e lisa na textura, é uma cor preta rica por causa dos nanomateriais (carbono do carvão). Os discos de 8 polegadas feitos em laboratório são protótipos; a equipe espera testar o processo em uma máquina de fabricação de papel de tamanho industrial em seguida, que exigirá mais nanomateriais e polpa de papel.

    • p A folha acabada de papel "inteligente" é retirada da impressora. Crédito:Mark Stone / University of Washington

    • p Uma gota de água interrompe a conexão elétrica no papel, fazendo com que a luz se apague. Crédito:Mark Stone / University of Washington




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