Uma membrana de autocura que atua como um filtro reverso, bloqueando pequenas partículas e deixando passar as grandes, é o trabalho "saído da ficção científica" de uma equipe de engenheiros mecânicos da Penn State.

"Filtros convencionais, como aqueles usados ​​para fazer café, permitir a passagem de pequenos objetos, mantendo objetos maiores contidos, "disse Birgitt Boschitsch, aluno de pós-graduação em engenharia mecânica.

Ela e a equipe de pesquisa, Contudo, desenvolveu exatamente o oposto, um material líquido estabilizado que filtra objetos menores enquanto permite a passagem de objetos maiores. A pesquisa foi publicada hoje (24 de agosto) online em Avanços da Ciência .

A equipe fez experiências com líquidos por suas propriedades únicas.

"Se você colocar o dedo em um copo d'água e tirá-lo, a superfície da água se autocura, "explicou Tak-Sing Wong, Wormley Family Early Career Professor e professor assistente de engenharia mecânica e biomédica.

Esta membrana recém-desenvolvida faz o mesmo, mas ao contrário dos filtros convencionais, este não separa objetos por tamanho. Em vez de, responde à cinética de um objeto, ou movimento, energia.

"Tipicamente, um objeto menor está associado a menor energia cinética devido à sua menor massa, "Wong disse." Então, o objeto maior com uma energia cinética mais alta passará pela membrana, enquanto o objeto menor com menor energia cinética será retido. "

Além disso, a membrana envolve o objeto conforme ele passa, permitindo que a membrana se autocure completamente sobre a parte superior do objeto que passa por ela.

Em sua forma mais simples, a membrana pode ser criada com água e uma substância que estabiliza a interface entre o líquido e o ar, e tem uma estrutura semelhante à de uma membrana celular biológica. Para criar o protótipo inicial, a equipe usou um filme de sabão simples. Os componentes podem então ser modificados e otimizados para servir a propósitos exclusivos, como robustez mecânica aprimorada, propriedades antibacterianas, ou neutralização de odores.

"Você poderia adicionar componentes que fazem a membrana durar mais ou componentes que permitem que ela bloqueie certos gases, "Boschitsch explicou." Existem inúmeros aditivos potenciais para escolher para adaptar uma membrana à aplicação de interesse. "

Olhando para a frente, os pesquisadores imaginam qualquer número de criativos, aplicações do mundo real para a membrana. Se os médicos precisarem realizar uma cirurgia aberta sem uma sala de operação limpa, uma situação potencial em áreas remotas ou em campos de batalha militares, este material pode atuar como um filme cirúrgico para ajudar a reproduzir o ambiente limpo necessário para operar com segurança.

A membrana não só pode servir como uma barreira de partículas, mas as propriedades de autocura também permitiriam a passagem de dispositivos médicos, como instrumentos cirúrgicos, enquanto os contaminantes permaneciam de fora.

"O filtro de membrana pode prevenir germes, poeira ou alérgenos de atingir uma ferida aberta, ao mesmo tempo em que permite que o médico realize a cirurgia com segurança, "Wong disse." Esta membrana pode tornar isso possível.

A pesquisa também pode impactar regiões em desenvolvimento onde há preocupações com saneamento.

"Um bilhão de pessoas no mundo ainda defecam abertamente por muitos motivos, um sendo que as latrinas cheiram mal, "Boschitsch explicou." Mas se isso pudesse ser aplicado a esses banheiros, poderia permitir que resíduos sólidos passassem pela membrana, enquanto os gases causadores de odores permanecerão presos. "

É o potencial de impacto no mundo real que inspira a equipe.

"Sempre tive interesse em desenvolver tecnologias que possam ajudar diretamente as pessoas, "Disse Boschitsch." Fazer algo que possa enfrentar um desafio que a humanidade enfrenta, em um país em desenvolvimento, por exemplo, é algo que considero significativo. "

Olhando para o futuro, a equipe planeja desenvolver ainda mais a membrana com funções aprimoradas, e colaborar com outros pesquisadores para testar e adaptar esta membrana para aplicações práticas. "O céu é realmente o limite, "Wong disse.