O que as seguintes coisas têm em comum: um dispositivo médico implantado com fonte de alimentação própria, um robô mole semelhante a um humano e como ouvimos sons de coisas diferentes? A resposta para a razão pela qual estas duas tecnologias e fenómenos biológicos diferentes são semelhantes reside na forma como os materiais de que são feitos podem mudar significativamente o seu tamanho e forma quando um sinal eléctrico é enviado. Alguns materiais na natureza podem atuar como conversores de energia que se deformam quando um sinal elétrico é enviado ou fornecem eletricidade quando são estimulados. Isso é chamado de piezoeletricidade e é útil na fabricação de sensores e eletrônicos a laser, entre outras coisas. No entanto, estes materiais naturais são raros e consistem em estruturas cristalinas rígidas que são frequentemente tóxicas para os seres humanos. Os polímeros artificiais fornecem etapas para aliviar essas principais desvantagens, eliminando a escassez de materiais e criando polímeros macios que podem dobrar e esticar, conhecidos como elastômeros macios. Anteriormente, esses elastômeros macios não possuíam propriedades piezoelétricas importantes. Para superar essa desvantagem, uma solução é oferecida por Kosar Mozaffari, estudante de pós-graduação da Faculdade de Engenharia Cullen da Universidade de Houston, Pradeep Sharma, MD Anderson Professor e Presidente do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Houston, e Matthew Grasinger, LUCI Pesquisador de pós-doutorado no Laboratório de Pesquisas da Força Aérea.
“Essa teoria faz uma conexão entre eletricidade e movimento mecânico em materiais macios de borracha”, disse Sharma. Embora alguns polímeros sejam fracamente piezoelétricos, nenhum material macio emborrachado possui propriedades piezoelétricas. Esses cientistas, por meio de seus esforços, tentam mostrar como o desempenho flexoelétrico pode ser aumentado em materiais macios. “A flexoeletricidade na maioria dos materiais de borracha macia é bastante fraca”, disse Mozaffari, mas ao reorganizar as cadeias em células unitárias no nível molecular, nossa teoria mostra que os elastômeros poderiam ter flexoeletricidade quase dez vezes maior do que a quantidade convencional.
Os benefícios desta nova teoria vão além disso. No processo de pesquisa, surgiu a capacidade de projetar uma célula unitária que seja invariante ao estiramento ou que permaneça inalterada no caso de uma transformação de deformação indesejada. “Para algumas aplicações, é necessária a geração de uma quantidade específica de eletricidade, independentemente da deformação por estiramento, enquanto para outras aplicações, é necessária a geração de tanta eletricidade quanto possível, e projetamos para ambos”, disse Mozaffari. “Em nossa pesquisa, descobrimos um método para tornar invariante o alongamento de uma célula unitária. A natureza ajustável da direção flexoelétrica pode ser útil na criação de robôs e sensores suaves”, acrescentou. Em outras palavras, a quantidade de energia elétrica gerada por vários estímulos pode ser controlada para permitir que os dispositivos executem ações direcionadas. Isto poderia prejudicar o desempenho de dispositivos eletrônicos autossuficientes. Nas próximas etapas, essa teoria seria testada em laboratório utilizando possíveis aplicações. Além disso, os esforços para melhorar o efeito flexoelétrico em elastômeros macios seriam o foco de futuras investigações.
