Tecnologia inspirada em pele de camelo pode prolongar isolamento térmico

Não raro, a mãe-natureza serve de inspiração para engenheiros e cientistas. Abelhas, por exemplo, já foram base para projetos de minirrobôs voadores. As listras das zebras, por sua vez, inspiraram pinturas de navios da Primeira Guerra Mundial – acreditava-se que a camuflagem poderia confundir submarinos torpedeiros. Há que defenda, inclusive, que muitos problemas do mundo poderiam ser resolvidos a partir de descobertas sobre espécies e estruturas de plantas.

Um estudo publicado na última quarta (11) na revista Joule usa camelos como ponto de partida – mais especificamente, o seu sistema para regular a temperatura corporal. Acontece que, para sobreviver ao clima árido, esses animais, além de suar, usam a camada de pelos para reter parte da água liberada pelos poros e evitar que ela evapore depressa. Sem pelos, a água iria embora rapidinho – nada bom.

Foi com base nisso que o engenheiro Jeffery Grossman, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), começou a pensar em um sistema de duas camadas (assim como o dos camelos) que pudesse prolongar a refrigeração passiva, que não usa eletricidade. É só pensar na diferença entre uma geladeira, ligada na tomada, e a caixa de isopor, que você usa para guardar cerveja.

Grossman, contudo, não usou isopor, mas sim dois materiais um tanto incomuns: hidrogel, para a camada inferior (a que corresponde às glândulas sudoríparas), e aerogel, para a camada superior (que simula os pelos).

O hidrogel é uma rede de polímeros hidrofílica – ou seja, que são atraídas por moléculas de água. No sistema desenvolvido no estudo, essa camada de hidrogel está super carregada de água e serve para imitar o processo de transpiração: conforme o líquido evapora, a superfície é resfriada, regulando a temperatura interna.

O aerogel é um sujeito ainda mais fascinante. Como o nome antecipa, ele é feito a partir de um gel (geralmente sílica), porém com uma diferença – o líquido que normalmente formaria seu interior é substituído por gás. O aerogel, então, é repleto de minúsculos poros que fazem com que 90% da sua composição seja ar, o que o torna um sólido extremamente leve – e translúcido.

É justamente essa composição que torna o aerogel um isolante térmico eficaz, já que gases não são bons condutores de calor. Além disso, eles podem ser feitos para dificultar a absorção de água – o candidato perfeito, então, para emular os pelos dos camelos.

Entretanto, para que o experimento funcionasse, os cientistas precisaram calcular a taxa exata de porosidade do aerogel. Se fosse muito alta, a água acabaria rapidamente; se fosse baixa, a água do hidrogel não conseguiria evaporar.

Nos testes, os cientistas submeteram a uma temperatura de 30 ºC duas amostras: o sistema de dupla camada, com hidrogel e aerogel, e outro simples, com uma camada única de hidrogel. Eles observaram que a dupla camada prolongou a refrigeração por até 400% mais tempo do que a outra.

Os resultados são promissores, e a refrigeração passiva possui diversas aplicações, como o armazenamento de alimentos e remédios. Até janelas poderiam receber isolamento, já que o aerogel é translúcido. Mas ainda é preciso pensar em algumas etapas. Mary Ann Meador, ex-cientista da NASA e que não participou da pesquisa, disse à revista Smithsonian que o hidrogel, assim como os camelos, precisaria ser reabastecido com água para funcionar novamente. O próximo desafio então, seria desenvolver técnicas para isso, como captar água de chuva.

Outro ponto de atenção é o hidrogel. Além de ser um material caro (US$1 por centímetro cúbico – vale lembrar que 1 m³ possui 1.000.000 cm³), ele é rígido – e pode se quebrar facilmente. Seria preciso criar hidrogéis mais flexíveis, algo que Meandor (e outros cientistas) já andam pesquisando.