Você não precisa de cola para unir materiais - eletricidade basta

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/03/2024

Pedaços de gel, carne de frango e tomate colados a um eletrodo de grafite por eletroadesão.
[Imagem: Wenhao Xu et al. - 10.1021/acscentsci.3c01593]

Colar com eletricidade

Existe uma maneira de unir materiais duros e macios sem precisar usar cola, fita adesiva ou soldagem - eletricidade é o suficiente. Na verdade é um novo sistema de união de materiais chamado de eletroadesão - mas totalmente diferente de técnicas anteriores que usaram este nome.

Wenhao Xu e colegas da Universidade de Maryland, nos EUA, descobriram que a aplicação de uma pequena voltagem a certos objetos forma ligações químicas que ligam os objetos de forma segura e firme, mas reversível - basta inverter a direção do fluxo de elétrons para separar novamente os dois materiais, sem danos.

Este efeito de eletroadesão promete ajudar a criar robôs biohíbridos, melhorar implantes biomédicos e permitir novas tecnologias de baterias.

"Relatamos nossa descoberta de que condutores eletrônicos duros (por exemplo, metais ou grafite) podem ser eletroaderidos a uma variedade de materiais aquosos macios, incluindo hidrogéis, frutas e tecidos animais," escreveu a equipe. "Enfatizamos que é conceitualmente diferente de todos os usos anteriores do termo 'eletroadesão'. A adesão pode ser alcançada em apenas alguns segundos se o gel tiver alta condutividade iônica. A adesão é muito forte: A força de adesão é limitada principalmente pela resistência do gel e excede 150 kPa."

Além disso, os dois materiais permanecem unidos por longos períodos após a eletricidade ter sido interrompida - pedaços de gel e de grafite permaneceram colados por meses.

Biorrobótica e dispositivos médicos estão entre os usos mais promissores da nova técnica.
[Imagem: Wenhao Xu et al. - 10.1021/acscentsci.3c01593]

Eletroadesão

Embora o termo eletroadesão seja usado para descrever fenômenos diferentes, uma definição envolve a passagem de uma corrente elétrica através de dois materiais, fazendo com que eles se unam, graças a atrações ou ligações químicas.

Anteriormente, a mesma equipe havia demonstrado que a eletroadesão pode unir materiais macios e com cargas opostas e até mesmo ser usada para construir estruturas simples. Desta vez, eles queriam ver se o processo poderia ligar reversivelmente um material duro, como o grafite, a um material macio, como um tecido animal. Eles descobriram que sim, bastando que o material duro seja eletricamente condutor e o material macio conduza íons.

Quando uma tensão de apenas 5 volts foi aplicada a um par de peças de grafite e gel, durante três minutos, o gel aderiu permanentemente ao eletrodo carregado positivamente. A ligação química ficou tão forte que, quando um dos pesquisadores tentou separar as duas peças, o gel rasgou antes de se desconectar do eletrodo. Contudo, quando a direção da corrente foi invertida, o grafite e o gel se separaram facilmente - e o gel aderiu ao outro eletrodo, que agora estava carregado positivamente.

Testes semelhantes foram realizados em uma variedade de materiais - metais, diversas composições de gel, tecidos animais, frutas e vegetais - para determinar o caráter genérico do fenômeno. Outro experimento mostrou que a eletroadesão pode ocorrer completamente debaixo d'água, revelando uma gama ainda maior de aplicações possíveis.

A equipe afirma que esta técnica pode ajudar a criar novas baterias, viabilizar a robótica biohíbrida, aprimorar implantes biomédicos e muito mais.

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