Você já percebeu a enorme quantidade de materiais emborrachados que estão ao seu redor? Brinquedos, bolas esportivas, tubos hospitalares, utensílios domésticos e escolares, calçados, recobrimentos, esteiras industriais, pneus e peças automotivas são apenas alguns dos elementos feitos com borrachas que estão presentes no cotidiano. Devido à sua combinação única de propriedades mecânicas, esses materiais são dificilmente substituíveis por outros tipos de materiais. Porém, o que não se sabia até pouco tempo atrás é que várias borrachas podem converter energia mecânica em energia elétrica de um modo peculiar, chamado acoplamento eletromecânico. Essa é a linha de pesquisa a qual o aluno do curso de química, Ezequiel Lorenzett, se dedica no Laboratório Coulomb de Eletrostática e Mecanoquímica (LCEM), do Centro de Ciências Naturais e Exatas da Universidade Federal de Santa Maria.
Este fenômeno, pioneiramente descrito em artigos do LCEM, coordenado pelo docente do Departamento de Física e orientador dos programas de Pós-Graduação em Física e em Química, Prof. Thiago Burgo, pode ser parcialmente explicado pela flexoeletricidade de materiais. Por conta da alta entropia das cadeias poliméricas, borrachas podem ser esticadas muitas vezes o seu tamanho original, mas mudam seu centro de inversão quando muito tensionadas, polarizando o material e gerando cargas eletrostáticas muito localizadas. Em síntese, isto quer dizer que cargas eletrostáticas aparecem em borrachas nas regiões que estão mais deformadas. Diante disso, a pergunta que se ergueu foi: podemos usar essas cargas eletrostáticas que são espontaneamente geradas nas borrachas, em alguma tecnologia?
Ezequiel, também bolsista PIBIC de Iniciação Científica da UFSM, apresentou a resposta a essa pergunta durante o XIX Brazilian Materials Research Society Meeting (XIX B-MRS), maior congresso de materiais do Brasil, organizado pela Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat). O trabalho intitulado “Natural latex and graphite nanocomposites for low-cost flexoelectric sensor and energy harvesting devices” e apresentado no simpósio “Materials for energy conversion and storage” mostra que, usando arranjos 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 estudante do CCNE/UFSM conquistou 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 – Physical Chemistry Chemical Pyshics e Journal of Applied Physics -, se prepara para ingresso 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 o 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. Ainda, 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 Prof. Thiago.
Artigos publicados em periódicos internacionais:
Texto: professor Thiago Burgo e Jéssica Medeiros
Edição: Natália Huber da Silva
