Uma equipe de cientistas internacionais criou uma nova forma de altamente eficiente, Isolamento de baixo custo baseado nas asas de uma libélula.

O material, conhecido como aerogel, é o material mais poroso conhecido pelo homem e ultraleve, com uma peça do tamanho de um carro familiar pesando menos de um quilo.

Começando como um gel de sílica úmido, semelhante em estrutura à geléia, o material é cuidadosamente seco para criar um forte, material poroso. Mas até agora, remover as moléculas de água sem colapsar a estrutura de sílica fina tem sido um longo, processo difícil e caro e, como consequência, o uso de aerogéis foi limitado a algumas tarefas altamente especializadas, como a coleção de poeira estelar no espaço.

Agora, uma equipe de especialistas liderada pela Universidade de Newcastle, REINO UNIDO, conseguiu reproduzir o processo de maneira barata, imitando a maneira como a libélula seca suas asas.

Em vez de secar a sílica sob alta temperatura e pressão, a equipe usou bicarbonato de sódio (o mesmo usado para fazer bolos crescer) para 'soprar' as moléculas de água, aprisionando gás dióxido de carbono nos poros.

Publicando suas descobertas hoje no jornal acadêmico Materiais avançados , a equipe afirma que a próxima etapa será ampliar o processo para criar painéis maiores que podem ser usados ​​para isolar nossas casas e edifícios.

Dra. Lidija Šiller, co-autor principal e cientista em nanoescala da Universidade de Newcastle que trabalhou na pesquisa com o Dr. Xiao Han, Khalil Hassan e Dr. Adrian Oila, também da Newcastle University, explica:

“O potencial dessa descoberta em termos de redução do uso de energia e, portanto, de nossas contas de energia é realmente emocionante.

"Os aerogéis são um material incrível - seguro, leve e dez vezes mais isolante do que o que estamos usando agora - mas até agora eles estiveram fora do alcance da maioria de nós porque são muito caros de fazer. Nossa pesquisa é um passo para torná-los amplamente disponíveis. "

Aprendendo com a natureza

As libélulas pertencem à ordem dos insetos conhecida como Odonata, significando "mandíbula dentada" devido às suas peças bucais serrilhadas.

"Esses insetos antigos já existiam muito antes de os dinossauros evoluírem, "explica Dejan Kulijer, do Museu Nacional da Bósnia e Herzegovina.

"Eles são um dos grupos de insetos mais antigos a voar e incluem o maior inseto que já existiu - o Griffenfly - que tinha uma envergadura de mais de 70 cm."

Suas asas são porosas, estrutura em camadas semelhante a um aerogel e são tão fortes e leves que podem transportar o inseto até 30 milhas em uma hora.

"As asas de uma libélula são um aerogel ultraleve - representando menos de 2% do peso total do corpo do inseto - e ainda assim são tão fortes que podem carregar o inseto milhares de quilômetros através dos oceanos e entre continentes, "diz o Dr. Šiller, que trabalhou na pesquisa junto com colegas da Universidade de Newcastle, Durham University e Limerick University, Irlanda, bem como especialistas do Museu Nacional da Bósnia e Herzegovina.

"A maior parte de seu ciclo de vida, a libélula passa debaixo d'água em seu estágio larval (um período que varia de 30 dias a vários anos). A mudança de larva para inseto voador adulto representa mudanças irreversíveis na morfologia e fisiologia. Este processo de metamorfose pode levar de 20 minutos a várias horas, dependendo da espécie. Quando a libélula emerge de sua pele larval, suas asas são como gelatina, mas em pouco tempo elas se expandem e endurecem até ficarem completamente secas.

"Para alcançar isto, seus corpos produzem moléculas de bicarbonato que liberam gás dióxido de carbono que regula a pressão do corpo e seca as asas ao mesmo tempo. Isso 'sopra' a água para deixar um seco, estábulo, estrutura leve e forte.

“Nós replicamos esse processo no laboratório com o aerogel, soprando a água à temperatura ambiente e com bicarbonato de sódio. "

Isolantes ideais

Os aerogéis foram descobertos pela primeira vez em 1931. Normalmente pesando cerca de 0,1g / cm3 e compostos de 95% de ar, eles têm uma condutividade térmica semelhante a um painel de vácuo, tornando-os isoladores ideais - não apenas para manter o calor dentro, mas também manter as casas frescas.

Suas propriedades de isolamento e robustez contra o envelhecimento, umidade e perfuração os tornam materiais ideais para isolamento em edifícios, mas até agora o alto custo de produção limitava seu uso.

Ao adicionar solventes de bicarbonato aos géis de sílica e utilizar um processo químico inovador, a equipe forçou a produção de dióxido de carbono para secar o gel de dentro para fora. Ao mesmo tempo, o CO2 está preso na estrutura delicada, evitando o colapso do aerogel.

O autor principal conjunto, Dr. Xiao Han, Newcastle University, disse que a nova técnica reduziria o custo de produção em 96% - de cerca de US $ 100 a US $ 4 por quilo.

"Assim como as asas de uma libélula, nosso aerogel é feito de camadas ultrafinas de sílica, o que significa que podemos criar uma estrutura mais forte. A próxima etapa será ampliar o processo de produção de painéis de isolamento que podem ser usados ​​em casas e edifícios para ajudar a reduzir o uso de energia e, por fim, nossas contas. "