p A ciência dos materiais gosta de usar a natureza e as propriedades especiais dos seres vivos que podem ser potencialmente transferidas para os materiais como um modelo. Uma equipe de pesquisa liderada pelo químico Professor Andreas Walther da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) teve sucesso em dotar os materiais de uma propriedade bioinspirada:o nanopaper duro e fino se torna instantaneamente macio e elástico com o apertar de um botão. p “Equipamos o material com um mecanismo para que a resistência e a rigidez possam ser moduladas por meio de um interruptor elétrico, "explicou Walther. Assim que uma corrente elétrica é aplicada, o nanopaper fica macio; quando o fluxo atual para, ele recupera sua força. Do ponto de vista do aplicativo, esta comutabilidade pode ser interessante para materiais de amortecimento, por exemplo. O trabalho, que também envolveu cientistas da Universidade de Freiburg e do Cluster of Excellence on Living, Adaptativo, e Sistemas de Materiais Autônomos de Energia (livMatS) financiados pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG), foi publicado em Nature Communications .

p Inspiração do fundo do mar:interruptor mecânico tem uma função de proteção

p A inspiração baseada na natureza, neste caso, vem dos pepinos do mar. Essas criaturas marinhas têm um mecanismo de defesa especial:quando são atacadas por predadores em seu habitat no fundo do mar, os pepinos-do-mar podem se adaptar e fortalecer seu tecido para que seu exterior macio enrijeça imediatamente. "Este é um comportamento mecânico adaptativo que é fundamentalmente difícil de replicar, "disse o professor Andreas Walther. Com o trabalho deles agora publicado, sua equipe conseguiu imitar o princípio básico de uma forma modificada usando um material atraente e um mecanismo de comutação igualmente atraente.

p Os cientistas usaram nanofibrilas de celulose extraídas e processadas da parede celular das árvores. As nanofibrilas são ainda mais finas do que as microfibras em papel padrão e resultam em um material totalmente transparente, papel quase de vidro. O material é rígido e forte, atraente para construção leve. Suas características são até comparáveis ​​às das ligas de alumínio. Em seu trabalho, a equipe de pesquisa aplicou eletricidade a esses nanopapers baseados em nanofibrilas de celulose. Por meio de mudanças moleculares especialmente projetadas, o material torna-se flexível como resultado. O processo é reversível e pode ser controlado por um botão liga / desliga.

p "Isso é extraordinário. Todos os materiais ao nosso redor não são muito mutáveis, eles não mudam facilmente de rígidos para elásticos e vice-versa. Aqui, com a ajuda da eletricidade, podemos fazer isso de uma forma simples e elegante, "disse Walther. O desenvolvimento está, portanto, se afastando dos materiais estáticos clássicos em direção a materiais com propriedades que podem ser ajustadas de forma adaptativa. Isso é relevante para materiais mecânicos, que pode, assim, ser mais resistente à fratura, ou para materiais de amortecimento adaptativo, que pode mudar de rígido para compatível quando sobrecarregado, por exemplo.

p Direcionar um material com seu próprio armazenamento de energia para ligar / desligar autônomo

p No nível molecular, o processo envolve o aquecimento do material pela aplicação de uma corrente e, assim, a quebra reversível dos pontos de reticulação. O material amolece em correlação com a tensão aplicada, ou seja, quanto maior a voltagem, quanto mais pontos de reticulação são quebrados e mais macio o material se torna. A visão do professor Andreas Walther para o futuro também começa no ponto de fornecimento de energia:embora atualmente uma fonte de energia seja necessária para iniciar a reação, o próximo objetivo seria produzir um material com seu próprio sistema de armazenamento de energia, de modo que a reação é essencialmente desencadeada "internamente" assim que, por exemplo, ocorre uma sobrecarga e o amortecimento torna-se necessário. "Agora ainda temos que virar o interruptor nós mesmos, mas nosso sonho seria que o sistema material fosse capaz de realizar isso por conta própria. "