Takashi Miyata da Universidade de Kansai e colegas relatam em Nature Communications um gel responsivo à temperatura que absorve umidade e, quando aquecido, libera-o na forma de água. As aplicações incluem materiais com eficiência energética para condensar a umidade em água.

Os hidrogéis são materiais altamente absorventes, e quando eles incorporam cadeias de polímero que respondem a estímulos externos (como pH ou temperatura), eles podem exibir mudanças abruptas de volume quando as condições circundantes mudam. Esses hidrogéis responsivos a estímulos têm uma gama de aplicações potenciais, por exemplo, em sistemas de entrega de drogas, sensores, cultura de células e assim por diante.

Em particular, hidrogéis termo-responsivos mantidos em uma solução aquosa passam por uma transição de fase reversível acima de uma temperatura crítica que causa uma transição de um estado hidratado para um desidratado, o que resulta em um encolhimento drástico do gel. Existem muitos estudos sobre hidrogéis que respondem a mudanças na temperatura enquanto em solução, mas o comportamento dos géis secos ao ar ainda não foi estudado.

Agora, Takashi Miyata da Universidade de Kansai e colegas presentes em um estudo publicado em Nature Communications um gel responsivo à temperatura que absorve umidade e, quando aquecido, libera-o na forma de água.

O gel contém um polímero termo-responsivo e um componente hidrofílico (alginato de sódio) que aumenta a absorção de água. A temperatura de transição para este material é próxima à temperatura ambiente, 32 ° C. Quando exposto a alta umidade relativa (80%) a 25 ° C, o gel absorve 0,6 g de água por grama e incha. A presença de água nas cadeias de polímero faz com que respondam à temperatura de forma semelhante aos hidrogéis imersos em solução, para que as correntes, que são inicialmente hidrofílicos, mudar para hidrofóbico com o aumento da temperatura. Quando isso acontece, as moléculas de água são dessorvidas e condensadas em água líquida. De fato, quando a amostra é aquecida a uma temperatura de até 50 ° C, a água aparece em sua superfície, e sua quantidade aumenta consideravelmente para temperaturas acima de 40 ° C.

Assim, o gel atua como um desumidificador, mas, ao contrário dos desumidificadores tradicionais que requerem energia para evaporar a água absorvida para regenerar o material, e então condensá-lo para coleta, o gel pode condensar água simplesmente em resposta a uma pequena mudança de temperatura (de 25 ° C a 50 ° C). A regeneração do material e a coleta da água podem, portanto, ser realizadas com muito pouca energia. Mais otimização ainda é necessária, mas os géis termo-responsivos como o apresentado neste artigo podem encontrar aplicações como materiais com eficiência energética para condensar umidade em água.

Hidrogel

Um hidrogel é uma rede polimérica formada por cadeias poliméricas hidrofílicas; a hidrofilicidade das cadeias significa que, quando imersos em águas, os hidrogéis podem absorver grandes quantidades de água (um hidrogel pode conter mais de 90% de água), o que faz com que o gel inche, mantendo sua estrutura 3-D. Os hidrogéis são usados ​​em muitos contextos, por exemplo, como andaimes em engenharia de tecidos, para entrega sustentada de drogas ou, se eles contêm aditivos sensíveis a moléculas específicas, como biossensores.