Você já percebeu a quantidade de materiais emborrachados que estão ao nosso redor? Brinquedos, bolas esportivas, tubos hospitalares, utensílios domésticos, materiais escolares, calçados, recobrimentos, esteiras industriais, pneus e peças automotivas são apenas alguns dos materiais feitos com borrachas que estão presentes no nosso cotidiano. Para além dessa ubiquidade, esses materiais são dificilmente substituíveis por outros tipos de materiais devido à sua combinação única de propriedades mecânicas. O que não se sabia até pouco tempo atrás é que várias borrachas podem converter energia mecânica em energia elétrica de uma forma muito peculiar. Chamado de acoplamento eletromecânico, esta é uma das linhas de pesquisa do INOMAT em que se dedicam os grupos dos Professores Fernando Galembeck e Thiago Burgo.
Pioneiramente descrito em artigos do INOMAT, este fenômeno pode ser parcialmente explicado pela flexoeletricidade de materiais. Por conta da alta entropia das cadeias poliméricas, borrachas podem ser esticadas muitas vezes o seu tamanho original, mas mudam seu centro de inversão quando muito tensionadas, polarizando o material e gerando cargas eletrostáticas muito localizadas. Além disso, há ainda fenômenos triboelétricos que potencializam essa eletrização como também uma componente higroelétrica igualmente importante. De forma menos técnica, isto quer dizer que cargas eletrostáticas aparecem em borrachas nas regiões que estão mais deformadas. A partir daí a pergunta que surgiu foi: podemos usar essas cargas eletrostáticas, que são espontaneamente geradas nas borrachas, em alguma tecnologia?
Foi a resposta a essa pergunta que o aluno Ezequiel Lorenzett, bolsista de iniciação científica do INOMAT até o início de 2021 e orientado pelo Prof. Thiago, apresentou no maior congresso de materiais do Brasil, organizado pela Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat). Ezequiel apresentou o trabalho “Natural latex and graphite nanocomposites for low-cost flexoelectric sensor and energy harvesting devices” no simpósio A “Materials for energy conversion and storage” da SBPMat. O trabalho mostra que, usando arranjos muito simples de borracha natural vulcanizada, é possível construir sensores de pressão muito eficientes, mas também coletores de energia que convertem energia mecânica em energia elétrica útil.
Foi com este trabalho que o aluno ganhou o Prêmio Bernhard Gross de melhor pôster no seu simpósio e também ganhou um dos 10 prêmios concedidos pela American Chemical Society (ACS), no seu caso o ACS Applied Materials & Interfaces Family Prize e que lhe rendeu a quantia de R$ 2.000,00 dois mil reais pela distinção. O aluno, que também publicou o seu trabalho em importantes revistas internacionais (e que podem ser conferidas nos links abaixo), se prepara para entrar no mestrado no próximo semestre. “Usar toda a estrutura de borrachas já presentes em vários sistemas para atuarem como sensores de peso na indústria ou até mesmo de cadência (passos) de atletas no caso de calçados é um grande diferencial deste trabalho”, conta Ezequiel. O orientador Prof. Thiago Burgo reforça que além da resposta sensorial, vários dos dispositivos testados no laboratório geram eletricidade quando deformados e que podem retroalimentar o próprio dispositivo ou, em outras palavras, são sensores que dispensam o uso de pilhas ou baterias. O professor conta ainda que há um importante acordos de parceria com o Instituto Brasileiro de Tecnologia do Couro, Calçado e Artefatos (IBTec): “pretendemos usar toda a expertise do IBTeC para em conjunto desenvolver um calçado que atue como sensor, mas elimine o uso de pilhas”, finaliza o Prof. Thiago.
O site da SBPMat com a notícia está abaixo.
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