Bomba de ar feita com aerografeno poderia erguer um elefante em poucos segundos
Por Gustavo Minari • Editado por Douglas Ciriaco |
Pesquisadores da Universidade Kiel, na Alemanha, desenvolveram um novo método de geração de explosões elétricas controláveis que pode ser usado na fabricação de bombas de ar extremamente poderosas. Teoricamente, seriam necessários apenas 450 gramas do material chamado aerografeno para erguer um elefante de aproximadamente 4 toneladas.
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O novo material possui uma rede tubular finamente estruturada feita à base de grafeno com várias cavidades. Essas características tornam o composto mais estável, com uma condutibilidade muito maior e quase tão leve quanto o ar. Além disso, o aerografeno pode ser aquecido e resfriado em um curto espaço de tempo, permitindo a criação de bombas, filtros e outros dispositivos de ar comprimido.
“Em nossos experimentos, descobrimos que os aeromateriais feitos de grafeno e outros nanomateriais condutores podem ser aquecidos eletricamente de forma extremamente rápida com até várias centenas de graus por milissegundo devido à sua baixa densidade”, explica o professor de engenharia dos materiais Fabian Schütt, autor principal do estudo.
Aeromateriais
O aerografeno possui apenas algumas camadas de átomos de carbono e 99,9% de ar. Quando aquecido, esse ar contido no interior do material se expande quase instantaneamente, gerando um aumento de volume que pode ser considerado como uma pequena explosão controlada em alguns milissegundos.
Com isso, os pesquisadores conseguiram usar o aerografeno para iniciar pequenas explosões repetidas, sem a necessidade de uma reação química. O rápido aquecimento e resfriamento do material permite criar vários disparos por segundo, um após o outro, mantendo toda a estrutura do dispositivo inalterada.
“Isso nos dá ar comprimido extremamente poderoso com o apertar de um botão, sem os compressores e suprimentos de gás que são necessários. Tão rapidamente quanto aquece, o aerografeno esfria novamente assim que a fonte de alimentação é desligada”, afirma o professor de nanomateriais Rainer Adelung, coautor do estudo.
Bombas de ar
Os cientistas aproveitaram essas características do aerografeno para desenvolver bombas de ar que podem ser ajustadas conforme a necessidade. Além disso, o material também pode ser aplicado na fabricação de atuadores de alto desempenho em tamanho reduzido e mais eficientes que os dispositivos convencionais.
Durante os experimentos realizados em laboratório, os pesquisadores demonstraram que uma pequena quantidade desse aeromaterial consegue mover objetos muito mais pesados. Eles usaram 10 miligramas de aerografeno para levantar um peso de 2 kg em apenas alguns milissegundos.
“Se você colocar o aeromaterial em um cilindro de pressão e aquecê-lo com eletricidade, o jato de ar gerado pode ser usado para mover objetos para cima e para baixo de forma direcionada e várias vezes por segundo, usando apenas eletricidade como combustível”, acrescenta o professor Schütt.
Aplicações
Ao contrário das reações químicas, os aeromateriais precisam de pequenas explosões elétricas para funcionar por até 100 mil ciclos. Alterando a duração e a intensidade do fornecimento de corrente, também é possível controlar com precisão a frequência das rajadas de ar em tempo real e sem desperdícios.
Além de bombas de ar mais eficientes e sustentáveis, esse sistema utilizando placas de aerografeno também poderia ser aplicado na construção de filtros de ar autolimpantes, usados no combate e erradicação de vírus e bactérias em ambientes fechados como hospitais e laboratórios.
“As correntes de ar podem ser guiadas pela estrutura de rede aberta do material, sendo fortemente aquecidas por um curto período. Dessa forma, bactérias e vírus, por exemplo, podem ser filtrados do ar e mortos. Isso vai permitir a criação de sistemas de filtros autolimpantes, que não precisam de manutenção cara no futuro”, encerra o professor Rainer Adelung.
Fonte: Kiel University