No vídeo que colocou o cientista de materiais e engenheiro químico Alon Gorodetsky no caminho de sua mais recente invenção, um polvo aparece das algas como um susto em um filme de terror. A criatura sai da sua coloração de camuflagem tão rapidamente que parece se materializar da água do mar. Esse vídeo "notável", diz o professor associado da Universidade da Califórnia, em Irvine, "realmente mudou a trajetória da minha carreira, porque comecei a trabalhar em materiais inspirados em cefalópodes". Mais recentemente, Gorodetsky se inspirou em uma lula - especificamente em sua cor. - troca de pele - para criar um novo material que possa manter ou liberar uma quantidade ajustável de calor. “Material de termocomprimento”, como descreve sua equipe na revista Nature Communications, tem uma série de usos potenciais, desde roupas que regulam o calor até revestimentos para telhados que economizam energia.
A lula tem órgãos chamados cromatóforos que podem se expandir rapidamente e se contrair, indo de pontos finos a pontos de cor 14 vezes mais largos em menos de um segundo. As dimensões variáveis de suas manchas significam que diferentes comprimentos de onda de luz podem ser refletidos a partir de um determinado ponto na pele do animal, dependendo se os músculos da lula encolheram ou aumentaram os cromatóforos. Em vez de olhar para as ondas de luz visíveis, Gorodetsky e sua equipe estavam interessados em refletir a luz infravermelha, que sentimos como calor. Os pesquisadores criaram um material que consiste em um filme fino de cobre - que reflete de forma muito eficaz o calor infravermelho - sobre uma camada elástica de borracha, substancialmente menos refletiva. A camada de cobre é coberta com fissuras de cabelo, então quando o material de termocompressão é puxado, as peças refletivas de cobre se separam, permitindo que o calor escape através do polímero (borracha) entre elas.
Gorodetsky tem uma analogia útil para explicar a invenção de seu laboratório: “Imagine que você tem um lago congelado ou um oceano congelado, e está coberto de blocos de gelo, todos esses pedaços de gelo que estão todos agrupados próximos um do outro. É assim que o material basicamente se parece em seu estado inativo e não esticado. Quando você estica, espalha todos os blocos de gelo, então, no nosso caso, você pode ver o polímero embaixo deles. ”Quando o calor atinge o polímero entre os“ floes ”de cobre, ele é transmitido através do material em vez de ser refletido de volta para a sua fonte. Devido à camada de cobre, o material - uma “borracha extremamente leve e elástica”, nas palavras de Gorodetsky - é brilhante, embora sua cor fique mais leve à medida que se estende.
No seu mais quente, o material de termoconformação retém o calor quase tão eficazmente quanto um cobertor espacial, aquele material que parece ser uma folha de alumínio que é usado para refletir o brilho do sol no espaço e manter o calor do corpo dos maratonistas após as corridas. . Uma luva feita de material termocomponente aumentou a temperatura do antebraço do usuário em quase um grau Celsius, próximo ao poder de aquecimento de uma manta espacial. Mas o material termoregulador também é impressionantemente versátil. Em diferentes graus de alongamento, pode tornar os usuários confortáveis em um período de 8, 2 graus Celsius (aproximadamente 15 graus Fahrenheit). Quando está 30 por cento esticado, assemelha-se à capacidade de isolamento de um velo de Columbia Omni-Heat; com um fator de elasticidade de 50%, o material mantém o calor como a lã. Quando os pesquisadores esticaram o material de termoconforto para dobrar seu comprimento original, o calor passou por ele como se fosse algodão. E mesmo depois que os pesquisadores expandiram e contraíram o material mil vezes, o uso repetido não o desgastou.
Como o material de termocompressão foi testado com o cobre como a camada interna que toca a pele do usuário, isso significava manter o usuário aquecido quando em seu estado compacto, mantendo o calor do corpo. Mas se você virasse o material, Gorodetsky diz manter o calor para fora, como um tom de sol brilhante colocado no pára-brisa do carro.
No papel da Nature Communications, os engenheiros postulam uma variedade de aplicações, entre elas a possibilidade de que o material termocomposto pudesse desempenhar um papel na redução da quantidade de energia dedicada a manter os espaços temperados, o que representa um terço do consumo de energia de ambientes comerciais e residenciais. edifícios em todo o mundo. A fabricação do material deveria, segundo Gorodetsky, ser tão barata quanto as mantas espaciais produtoras de massa, que custam menos de US $ 4 na REI, e o estiramento requer energia mínima, comparado aos custos de energia de uma bomba de calor ou sistema de ar condicionado. Ele imagina o material acobreado revestindo telhados e janelas, ou em camadas em tendas ou outros equipamentos externos para controlar o fluxo de calor. Ele poderia ser usado, ele especula, para ajudar a dissipar o calor da eletrônica (pense, por exemplo, na rapidez com que um laptop pode ficar desconfortavelmente quente). Gorodetsky também menciona aplicações menores e cotidianas, como contêineres Tupperware para manter o alimento perecível frio.
Gorodetsky diz que seu laboratório está mais empolgado com o impacto que o material poderia ter nas roupas. “Se você tivesse uma jaqueta que todos pudessem usar, e cada pessoa pudesse se ajustar para se manter confortável em uma faixa de temperatura mais ampla, você só precisaria economizar muito menos energia para manter a construção em uma única temperatura”, explica ele.
A equipe solicitou uma patente, embora descobrir como produzir material termocomponente em massa seja o próximo passo antes de encontrar aplicações comerciais. “Traduzir essa inovação específica na ciência dos materiais diretamente para o vestuário exige muito mais engenharia”, diz Lucy Dunne, codiretora do Laboratório de Tecnologia Vestível da Universidade de Minnesota, que não esteve envolvida na pesquisa. "O maior ponto de interrogação para mim", diz Dunne, é: "Como você consegue esticar?" Dunne flutuou várias opções, de tiras de baixa tecnologia que ajustam o aperto de uma peça de roupa para a idéia mais futurista de integrar com materiais treinados para mudar a forma com base em gatilhos térmicos. Outro desafio de engenharia, diz Dunne, será garantir que o pano termocomfort seja respirável o suficiente para atender às expectativas de conforto dos consumidores.
Dunne vê o material como potencialmente útil em equipamentos de camuflagem militar, ajudando a esconder soldados de sensores infravermelhos. O interesse em tecnologia wearable termo-regulável parece estar em ascensão, diz ela. As abordagens atuais incluem dispositivos, como o Embr Wave, que serve como uma pulseira de “termostato pessoal” que passa uma corrente elétrica através de placas de cerâmica ou metal, ou sua própria pesquisa incorporando fios condutivos em punhos sem dedos elétricos que distribuem calor por toda a mão do usuário. . Materiais com reflexo infravermelho, como cobertores espaciais ou o Omni-Heat da Columbia, existem, mas a capacidade de ajuste de isolamento do material de termocompressão de Gorodetsky o diferencia.
Da próxima vez que você se sentir frio e pegar seu "suéter de escritório", pense: talvez um dia você esteja vestindo uma jaqueta de cobre, e tudo o que for necessário para ficar confortável é um toque de botão ou um puxão na manga .
