Usando um pedaço de ímã, os pesquisadores desenvolveram um sistema simples que pode controlar o movimento de uma pequena poça d’água, mesmo quando está de cabeça para baixo. A nova estratégia de manipulação de líquidos, descrita na revista Cell Reports Physical Science em 3 de junho, pode ter uma ampla gama de aplicações, incluindo limpeza de ambientes difíceis de alcançar ou entrega de pequenos objetos.
As tentativas anteriores de controlar o movimento dos fluidos muitas vezes dependiam de plataformas especiais. Por exemplo, em uma superfície que tem uma seção mais hidrofóbica do que outra, a água se moverá espontaneamente para longe da área e fluirá em direção ao lado mais hidrofílico. Os cientistas também usaram estímulos externos, como calor ou luz, para direcionar o movimento dos líquidos. Mas os fluidos nesses sistemas tendem a se mover em uma velocidade lenta e não podem parar aleatoriamente durante o processo. Além disso, essas abordagens geralmente requerem materiais e instrumentos que são difíceis de obter e, portanto, são geralmente limitados ao uso em laboratório.
Yifan Si, o primeiro autor do artigo e pós-doutorado na City University of Hong Kong, projetou um novo dispositivo com sua equipe que usava uma minúscula conta de ferro com uma superfície extremamente hidrofílica. Quando colocada em uma gota d’água, a conta, que mede cerca de 1 milímetro de diâmetro, atrairá água para envolvê-la.
A equipe chamou a esfera envolvida por água de Hydrobot e a colocou em uma superfície extremamente hidrofóbica. Usando um pedaço de ímã colocado sob a superfície, os pesquisadores dirigiram o cordão hidrofílico, bem como a gota de água aderida a ele, para se mover em todas as direções e parar a qualquer momento. O cordão podia se mover a uma velocidade de 2 metros por segundo sem perder a água presa em sua superfície.
“A ideia do Hydrobot foi inspirada em pequenos peixes saltando das folhas de lótus”, diz Si. “Temos um lago no campus com muitas plantas de lótus e, ocasionalmente, vejo peixes ficarem presos nessas folhas grandes e hidrofóbicas. Quando eles conseguem escapar e pular de volta no lago, a poça de água ao redor dos peixes nas folhas também ser retirado. ”
Escamas de peixes são altamente hidrofílicas e podem aderir firmemente à água, especialmente em uma superfície hidrofóbica. Inspirado por esse fenômeno natural, Si e sua equipe projetaram o Hydrobot.
Embora a conta de 1 milímetro só pudesse carregar uma gota, a capacidade do Hydrobot pode melhorar aumentando a área de superfície da conta. Os pesquisadores fizeram experiências com uma conta de 2 milímetros e descobriram que ela poderia manipular até 1 mililitro de água, do tamanho de uma pequena poça, para seguir o movimento do ímã externo.
“Uma vantagem do Hydrobot é que os materiais envolvidos são facilmente acessíveis. Se uma tarefa exigir o controle de uma quantidade maior de água, podemos simplesmente usar mais contas para aumentar a área de superfície”, diz Si.
A equipe também testou o Hydrobot de cabeça para baixo, colocando a gota d’água e o cordão sob a superfície e o ímã no topo. O ímã acima da superfície conseguiu atrair o cordão de ferro, e a alta força de adesão superficial entre o cordão e a água impediu que a gota caísse, apesar da gravidade. No sistema invertido, o Hydrobot ainda pode se mover a uma velocidade de 2 centímetros por segundo.
Como o Hydrobot pode ser controlado com precisão, a equipe propõe que o dispositivo pode ser usado para coletar poeira e limpar superfícies. Eles conduziram um experimento conceitual no qual a equipe borrifou pó de cor azul em uma superfície extremamente hidrofóbica. Hydrobot rolou, seguindo o movimento do ímã embaixo, para reunir todos os grãos de poeira. Eventualmente, Hydrobot limpou a superfície sem danos e voltou ao seu ponto de partida.
Até agora, o Hydrobot requer uma superfície de baixa adesão para operar, como a super-hidrofóbica usada nos experimentos. Isso limita onde o dispositivo pode ser usado, mas a equipe planeja explorar ainda mais outros aplicativos do mundo real.
“O Hydrobot pode oferecer algumas novas idéias para o design de robôs flexíveis”, diz Si. “Atualmente, a maioria dos robôs soft usa materiais sólidos. Mesmo sendo flexíveis, eles não seriam tão flexíveis quanto os líquidos. Os líquidos também têm características que podem ser vantajosas, incluindo sua capacidade de mudar de forma e vaporizar. Com mais estudos, essas características podem tornar o Hydrobot ainda mais versátil. “
Publicado em 05/06/2021 01h33
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