Você já percebeu a enorme 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 a linha de pesquisa à qual o aluno do curso de Química da UFSM Ezequiel Lorenzett se dedica no Laboratório Coulomb de Eletrostática e Mecanoquímica (Lcem).
Pioneiramente descrito em artigos do Lcem (coordenado pelo docente do Departamento de Física da UFSM e orientador dos programas de pós-graduação em Física e em Química, Thiago Burgo), este fenômeno pode ser parcialmente explicado pela flexoeletricidade de materiais. Por conta da alta entropia das cadeias poliméricas, borrachas podem ter o seu tamanho original esticado muitas vezes, mas mudam seu centro de inversão quando muito tensionadas, polarizando o material e gerando cargas eletrostáticas muito localizadas. 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 se seguiu foi: podemos usar essas cargas eletrostáticas que são espontaneamente geradas nas borrachas em alguma tecnologia?
Foi a resposta a essa pergunta que Ezequiel apresentou no maior congresso de materiais do Brasil, o 19º Encontro da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat), que ocorreu de 30 de agosto a 3 de setembro, no formato on-line. Ezequiel, que é bolsista de iniciação científica da UFSM, apresentou o trabalho Natural Latex and Graphite Nanocomposites for Low-Cost Flexoelectric Sensor and Energy Harvesting Devices (“Nanocompósitos de grafite e látex natural para dispositivos sensores e de captura de energia flexoelétricos de baixo custo”) no simpósio A – sobre “Materiais para conversão e armazenamento de energia” – da SBPMat. O trabalho mostra que, usando arranjos muito simples de borracha natural vulcanizada (muito parecida com borracha de pneu), 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 –, distinção que lhe rendeu a quantia de R$ 2 mil. O aluno, que também publicou o seu trabalho em importantes revistas internacionais (que podem ser conferidas ao final da matéria), 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, professor Thiago Burgo, reforça que, além da resposta sensorial, vários dos dispositivos testados no laboratório geram eletricidade quando deformados e 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 acordo 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 professor.
Trabalhos publicados em periódicos internacionais:
Texto: professor Thiago Burgo
