Compósitos elastoméricos magnéticos

Compósitos elastoméricos magnéticos

Pesquisadores desenvolveram compósitos elastoméricos magnéticos que se movem de diferentes maneiras quando expostos à luz

O novo desenvolvimento está levantando a possibilidade de que esses materiais possam permitir uma ampla gama de produtos que executam movimentos simples e complexos, desde minúsculos motores e válvulas até matrizes solares que se inclinam em direção à luz do sol.

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Na biologia, há muitos exemplos em que a luz induz movimento ou mudança – pense em flores e folhas voltadas para a luz do sol. Os materiais acionados por luz criados neste estudo baseiam-se no princípio da temperatura de Curie – a temperatura acima da qual certos materiais alterarão suas propriedades magnéticas.

Ao aquecer e resfriar um material magnético, pode-se ligar e desligar seu magnetismo. Biopolímeros e elastômeros dopados com CrO2 ferromagnético irão aquecer quando expostos ao laser ou à luz do sol, perdendo temporariamente suas propriedades magnéticas até que se resfriem novamente. Os movimentos básicos do material, moldados em filmes, esponjas e hidrogéis, são induzidos por eletromagnetismo ou permanentes próximos e podem exibir-se como flexão, torção e expansão, relatou Phys.

“Poderíamos combinar esses movimentos simples em movimentos mais complexos, como engatinhar, caminhar ou nadar”, disse Fiorenzo Omenetto, Ph.D., autor correspondente do estudo e professor de Engenharia na Escola de Engenharia da Universidade Frank C. Doble. Tufos “E esses movimentos podem ser acionados e controlados sem fio, usando luz”.

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A equipe de Omenetto demonstrou alguns desses movimentos complexos construindo garras suaves que capturam e liberam objetos em resposta à iluminação da luz. “Uma das vantagens desses materiais é que podemos ativar seletivamente partes de uma estrutura e controlá-las usando luz localizada ou focada”, disse Meng Li, o primeiro autor do artigo, “e ao contrário de outros materiais acionados por luz baseados em cristais líquidos”. Esses materiais podem ser moldados para mover-se para a direção da luz ou para longe dela. Todos esses recursos se somam à capacidade de fazer objetos grandes e pequenos com movimentos coordenados e complexos. ”

Para demonstrar essa versatilidade, os pesquisadores construíram um simples “motor Curie”. Uma película de luz atuada foi moldada em um anel e montada em um poste de agulha. Colocado próximo a um ímã permanente, quando um laser é focalizado em um ponto fixo no anel, ele desmagnetiza localmente essa parte do anel, criando uma força líquida desequilibrada que faz com que o anel gire. Ao girar, o ponto desmagnetizado recupera sua magnetização e um novo ponto é iluminado e desmagnetizado, fazendo com que o motor gire continuamente.

Os materiais usados para criar os materiais acionados por luz incluem polidimetilsoloxano (PDMS), que é um elastômero transparente amplamente utilizado, muitas vezes moldado em filmes flexíveis, e fibroína de seda, que é um material biocompatível versátil com excelentes propriedades ópticas que podem ser moldadas em uma ampla gama de formas – de filmes para géis, fios, blocos e esponjas.

“Com padrões adicionais de material, padrões de luz e controle de campo magnético, poderíamos teoricamente conseguir movimentos mais complicados e ajustados, como dobrar e desdobrar, comutação de válvula microfluídica, motores micro e nano e muito mais”, disse Omenetto.

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Caroline Ramos