União de Materiais por Eletricidade

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Cientistas colem materiais sem usar cola – apenas
eletricidade
Pesquisadores da Universidade de Maryland criaram um novo método de unir materiais sem a
necessidade de adesivos tradicionais. Em vez de cola, esta técnica aproveita o poder da eletricidade. Ao
aplicar uma pequena tensão, os pesquisadores mostraram que é possível unir objetos duros e macios
com segurança. Este método antiaderente tem a vantagem adicional de ser completamente reversível.
Ao inverter a direção do fluxo de elétrons, os dois objetos são facilmente e imediatamente separados.
Não jogue fora sua supercola ainda. Este método destina-se a aplicações de nicho, incluindo robôs bio-
híbridos, implantes biomédicos aprimorados e tecnologias de bateria de ponta. Veja como tudo funciona.
O poder da eletroadesão
O novo método aproveita um fenômeno fascinante chamado eletroadesão (EA), ou o efeito Johnsen-
Rahbek. Na década de 1920, dois engenheiros dinamarqueses, Frederik Alfred Johnsen e Knud Rahbek,
notaram que quando um tipo especial de material poroso era colocado entre duas placas de metal e uma
tensão elétrica significativa era aplicada, o material ficaria em uma das placas.
Esta tensão faz com que os materiais se unam devido a um processo conhecido como polarização. Em
termos mais simples, as moléculas dentro desses materiais se reorganizam de tal forma que criam uma
força que une as duas superfícies.
Este fenômeno não se limita a tipos específicos de superfícies e pode ocorrer com condutores,
semicondutores e até mesmo isolantes. A força da força adesiva pode variar com base em se o material
se comporta mais como um isolador ou um condutor, levando a diferentes tipos de forças envolvidas.
A tecnologia de eletroadesão evoluiu significativamente desde a sua descoberta, com avanços recentes
mostrando que até 33 fatores diferentes podem afetar o quão bem os materiais se unem usando esse
método. Assim, enquanto a eletroadesão oferece possibilidades interessantes, também requer um
controle cuidadoso para alcançar os resultados desejados.
Uma centelha de adesão
A nova demonstração da Universidade de Maryland é apenas uma das muitas aplicações emocionantes.
Anteriormente, o químico Srinivasa Raghavan e seus colegas usavam eletroadesão para ligar materiais
macios e carregados opostamente juntos. Agora, este estudo recente leva isso um passo adiante,
ligando com sucesso materiais duros como grafite aos macios, como o tecido animal.
https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2024/03/images_large_oc3c01593_0012.jpeg
https://www.zmescience.com/feature-post/natural-sciences/physics-articles/matter-and-energy/who-discovered-electricity-96363/
https://en.wikipedia.org/wiki/Electroadhesion#:~:text=Electroadhesion%20can%20be%20loosely%20divided,E%20%CE%B5%20%2B%20P)%20applies.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aisy.202200064
https://ieeexplore.ieee.org/document/8946902/
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c20793
https://chbe.umd.edu/clark/faculty/333/Srinivasa-R-Raghavan
https://chbe.umd.edu/clark/faculty/333/Srinivasa-R-Raghavan
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Crédito da imagem: ACS
Nano.
Em uma série de experimentos para testar os limites da eletroacúscisão, os pesquisadores aplicaram
apenas 5 volts a uma configuração envolvendo eletrodos de grafite e um gel de acrilamida. Eles
observaram o gel formando uma ligação química permanente com o eletrodo carregado positivamente.
O vínculo era tão forte que a tentativa de separar os dois resultou no gel. Notavelmente, inverter a
direção da corrente permitiu uma fácil separação dos materiais. O procedimento funcionou com grafite
aderente ao músculo do frango ou tecido de tomate também.
“A força de adesão aumenta com o aumento da tensão, o tempo no campo e a condutividade iônica do
gel. A força de adesão final é limitada apenas pela força do gel”, escreveram os pesquisadores.
Experimentação adicional revelou que para a eletroadesão ocorrer, o material duro deve ser capaz de
conduzir elétrons, enquanto o material macio deve conter íons de sal. Este critério explica por que certas
frutas com alto teor de açúcar, como uvas, não aderiram em algumas condições. Além disso, a equipe
descobriu que a eletroadesão poderia ocorrer inteiramente debaixo d'água, ampliando sua aplicabilidade
e preparando o cenário para inovações em vários campos.
Os autores afirmam que essa demonstração pode levar a um conjunto de aplicações interessantes de
novas baterias para o avanço da robótica bio-híbrida e implantes biomédicos.
Os resultados apareceram na revista ACS Nano.
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As etiquetas: eletroadesãoEfeito de Johnsen-RahbekA polarização
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https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01593
https://www.zmescience.com/tag/electroadhesion/
https://www.zmescience.com/tag/johnsen-rahbek-effect/
https://www.zmescience.com/tag/polarization/