Cientistas criam fibras que ouvem e cantam

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/07/2010

As fibras poderão ser usadas na fabricação de roupas que funcionem como microfones ultra sensíveis, seja para capturar as vozes ou o som ambiente ou para monitorar as funções fisiológicas do usuário.
[Imagem: Greg Hren/MIT]

Yoel Fink, pesquisador do MIT, nos Estados Unidos, afirma que as fibras têxteis e até mesmo as fibras ópticas são muito úteis, mas são passivas demais.

Para ele, fibras têm que ter fibra de verdade, e serem capazes de fazer algo de forma ativa: interagir com seu ambiente, por exemplo.

Depois de 10 anos de pesquisas, parece que ele e seus colegas começaram a ter sucesso em sua empreitada: eles acabam de anunciar a criação de fibras capazes de detectar e produzir som.

Fibra microfone

As novas fibras, um misto de microfone e alto-falante em forma de fios, poderão ser usadas na fabricação de roupas que funcionem como microfones ultra sensíveis, seja para capturar as vozes ou o som ambiente ou para monitorar as funções fisiológicas do usuário.

Outras aplicações possíveis incluem minúsculos filamentos capazes de medir o fluxo sanguíneo nos capilares ou a pressão no cérebro.

As fibras ópticas são feitas a partir de um cilindro de quartzo ultra puro, que é aquecido e puxado pelas pontas, ficando tão finas que se tornam flexíveis.

Já as fibras desenvolvidas no laboratório de Fink derivam sua funcionalidade de um elaborado arranjo geométrico de vários materiais diferentes, que devem sobreviver a todo esse processo de aquecimento e puxamento.

Plástico piezoelétrico

O coração das novas fibras acústicas é o mesmo plástico usado em microfones. Variando o conteúdo de flúor nesse plástico, os pesquisadores conseguiram fazer com que os átomos de flúor se alinhassem de um lado e os átomos de hidrogênio do outro - mesmo durante o aquecimento e o puxamento, que transforma o material bruto em fibra.

É essa assimetria das moléculas que torna o plástico "piezoelétrico", ou seja, ele muda de forma quando é sujeito a um campo elétrico, ou gera um campo elétrico quando é submetido a um esforço mecânico.

Depois do puxamento, com a fibra já pronta, ainda é necessário alinhar todas as moléculas piezoelétricas na mesma direção.
[Imagem: Egusa et al./Nature Materials]

Em um microfone piezoelétrico convencional, o campo elétrico é gerado por eletrodos metálicos. Mas em um microfone de fibra, o processo de puxamento estica também os eletrodos, fazendo-os perder sua forma e sua função.

Os pesquisadores resolveram o problema usando um plástico condutor à base de grafite. Quando aquecido, o plástico condutor mantém uma viscosidade mais elevada - ele permanece como um líquido mais espesso - do que ocorre com o metal.

Depois do puxamento, com a fibra já pronta, ainda é necessário alinhar todas as moléculas piezoelétricas na mesma direção. Isso é feito com a aplicação de um campo elétrico extremamente forte - 20 vezes mais potente do que os campos que geram os raios durante uma tempestade.

Fibras cantoras

Apesar do delicado equilíbrio exigido pelo processo de fabricação, os pesquisadores foram capazes de construir fibras funcionais em laboratório.

"Você pode realmente ouvir essas fibras," comenta Noémie Chocat, coautora da pesquisa. "Se você conectá-las a uma fonte de alimentação e aplicar uma corrente sinusoidal" - corrente alternada com um período muito regular - "elas vibram. E se você as faz vibrar em frequências audíveis e colocá-las próximo ao ouvido, você pode realmente ouvir diferentes notas e sons saindo delas."

Além microfones de vestir e sensores biológicos, as fibras poderão ser usadas em redes para o monitoramento do fluxo de água no oceano e sistemas de imageamento de grande abertura com resoluções muito mais elevadas - um tecido feito com as fibras acústicas equivale a milhões de minúsculos sensores acústicos.

E o mesmo mecanismo que permite que os dispositivos piezelétricos convertam eletricidade em movimento pode funcionar em sentido inverso. Se você esticar, torcer ou dobrar o tecido feito com fibras acústicas, ele irá produzir energia, ampliando o leque possível para sua aplicação nos tecidos inteligentes.

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