Novo Polímero ‘Inteligente’ Muda de Cor – Truque dos Camaleões

O novo polímero consegue mudar de tom consoante a luz que o rodeia, uma característica que pode ter aplicações em sistemas de camuflagem e muito mais.quinta-feira, 19 de setembro de 2019

OS CAMALEÕES MUDAM DE COR de uma forma que aparentemente é fácil. Em apenas alguns momentos, conseguem mudar de tom para intimidar predadores, para se camuflarem ou para encontrar parceiros. Os cientistas passaram décadas a tentar desvendar nos laboratórios os segredos da mudança de cor dos camaleões, mas esses anos de trabalho resultaram agora numa nova pele inteligente que muda de cor com a exposição ao sol.

"Isto é algo que a natureza está constantemente a fazer", diz Khalid Salaita, bioengenheiro na Universidade Emory e autor principal do novo artigo publicado no dia 11 de setembro na ACS Nano. "E conseguimos ativar a mudança de cor com a luz solar direta."

Este material pode ser usado para fazer um pouco de tudo, desde roupas e revestimentos de camuflagem, a sensores químicos e ambientais.

A bioquímica Leila Deravi, da Universidade Northeastern, que não participou no estudo, diz que esta nova pele inteligente superou um "enorme problema para os engenheiros" – descobrir como obter uma mudança de cor sem alterar o volume de um polímero.

Imitar os imitadores
Muito antes de Harry Potter usar o seu manto de invisibilidade, animais de todos os cantos do planeta já manipulavam a sua própria cor. Esta capacidade evoluiu várias vezes de forma independente nos répteis, nos peixes tetra-néon, nas borboletas e em cefalópodes, como polvos e lulas.

As células da pele desses animais contêm pequenos cristais amontoados, conhecidos por cristais fotónicos. Ao contrário dos pigmentos, que têm um tom intrínseco, estes cristais refletem e dispersam a luz de maneira diferente, com base no seu tamanho, composição química e disposição – criando cor.

Em 2015, num artigo da Nature Communications, os investigadores descobriram que as células na pele dos camaleões tinham cristais de guanina intercalados com as células de pele “normais”. Para mudar de cor, os repteis comprimem ou flexionam as células que contêm os cristais, fazendo com que diferentes comprimentos de onda de luz sejam refletidos – e durante esse processo as células normais da pele conseguem expandir ou comprimir para preencher as falhas.

Para criar uma pele inteligente que muda de cor, os cientistas incorporaram cristais fotónicos num polímero semelhante a gelatina. Yixiao Dong, um dos autores deste novo estudo e estudante de doutoramento no laboratório de Khalid Salaita, sugeriu alterar essa fórmula com um hidrogel de duas camadas – tal como acontece com a pele dos camaleões.

“Parecia a solução perfeita”, diz Khalid.

Mudar com a luz
A equipa criou uma estrutura pequena, fina e flexível, não muito diferente de uma pulseira de silicone, com uma camada embebida em cristais fotónicos de óxido de ferro misturados com dióxido de silício. Ao nível químico, "é basicamente um núcleo de ferrugem com uma concha de areia", diz Khalid. A outra camada continha um polímero incolor.

Depois, a pele foi exposta à luz solar e luzes de lasers. Este processo nunca tinha sido utilizado para testar pele inteligente, que normalmente é ativada através de correntes elétricas de alta tensão.

Numa das experiências, Yixiao moldou uma pele inteligente amarela em forma de folha. Após 5 minutos de exposição solar, a folha ficou verde, misturando-se com outras folhas de uma árvore, demonstrando o potencial de camuflagem da pele inteligente. Yixiao também fez uma mudança de cor semelhante com um polímero em forma de peixe. E com os lasers, Yixiao e Khalid criaram alterações de cor ainda mais rápidas.

"É uma forma inteligente de obter mudanças de cor com a luz", diz Leila. E também diz que este trabalho é um bom primeiro passo, mas que ainda vai demorar muito tempo até que estas peles inteligentes fiquem disponíveis para fins comerciais.

Um dos maiores desafios é tornar as peles inteligentes maiores, para serem usadas nas roupas, painéis e outras necessidades. Khalid também salienta que os animais têm um controlo muito maior sobre as suas mudanças de cor e que conseguem fazer alterações mais dramáticas do que os materiais feitos pelo homem.

Esta pele (ainda) não consegue mudar de cor consoante o seu ambiente. Os cefalópodes e os camaleões provavelmente fazem-no detetando a luz na pele, mas isso exigiria muitos espelhos e ópticas complexas, acrescenta Leila.

"É uma luta constante para os laboratórios académicos, traduzir esse trabalho em aplicações para o mundo real.” Mas Leila acredita que vale a pena.

E a evolução passou milhões de anos a aperfeiçoar estes sistemas de mudança de cor, por isso é normal que os cientistas tentem pedir alguns segredos emprestados à natureza. "Estes polímeros podem ser transformados em qualquer coisa que queiramos", diz Khalid.
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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