sexta-feira, 30 de setembro de 2011

Nanocompósitos podem viabilizar avião-Transformer


Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2011

Nanocompósitos podem viabilizar avião-Transformer


Renderização artística do Avião Morfológico, também conhecido como Veículo Aeroespacial do Século XXI, mostrando os avançados conceitos que a NASA vislumbra para uma aeronave do futuro.[Imagem: AFRL]



Compósitos são materiais híbridos, resultantes da mistura de polímeros com materiais naturais, metais, fibras ou cerâmicas.
Os nanocompósitos são materiais desse tipo, mas cuja estrutura é projetada e sintetizada em nanoescala.
Cientistas ligados à NASA estão agora estudando uma nova série de nanocompósitos capazes de "reagir a estímulos".
Materiais reativos
De forma semelhante a um ser vivo, por exemplo, afastando-se rapidamente de uma fonte de calor, esses nanocompósitos reativos alteram suas propriedades mecânicas quando expostos a campos elétricos, campos magnéticos ou a algum tipo de radiação eletromagnética.
A alteração das propriedades desses "materiais mutantes" deriva de interações sinergísticas entre a matriz de polímero e seu material de preenchimento.
Os pesquisadores agora conseguiram desenvolver um novo material com uma capacidade de reação significativa a um campo elétrico, o que significa que ele pode ser usado como atuador - para exercer uma força, por exemplo - ou sofrer uma deformação.
É um passo gigantesco à frente dos músculos artificiais.
Aviões que mudam de forma
Um dos objetivos primários da pesquisa é o desenvolvimento de aviões que possam se adaptar às condições de voo alterando seu próprio formato - eles são chamados de aviões morfológicos (morphing planes).
Por exemplo, um avião precisa de grande sustentação nas baixas velocidades de decolagem e pouso, mas isso compromete sua aerodinâmica para o voo em alta velocidade.
Hoje, esse equilíbrio é obtido cedendo-se dos dois lados, o que significa que os aviões não são ótimos em nenhuma das duas situações.
Alguns sistemas de asas móveis tentam contornar esse compromisso, mas com um custo e uma complexidade elevados demais para serem usados em aplicações úteis - na aviação civil, por exemplo.
Mas esses materiais adaptativos são promissores para inúmeras outras aplicações, de stents e implantes médicos a automóveis e telescópios.
Do nano ao macro
Os maiores entraves ao uso desses materiais inovadores estão nas restrições de temperatura e no fato de que os protótipos até agora desenvolvidos suportam poucos ciclos de funcionamento - o que significa que eles perdem sua capacidade de se "transformar" com o uso.
Os pesquisadores descobriram que a saída pode estar no uso de nanotubos de carbono no meio dos chamados nanocompósitos poliméricos eletrorrestritivos (PNC:Electrostrictive Polymer Nanocomposites).
De forma surpreendente, os pesquisadores descobriram que as nanopartículas são essenciais para a construção dos materiais eletroativos, mas a capacidade final do material para mudar de forma depende das suas características finais em macroescala.
Os resultados mostraram que a atuação eletrotermal do nanocompósito não depende da composição do material que preenche a matriz de polímero, mas apenas da condutividade final do material pronto - daí a importância dos nanotubos de carbono, com sua excepcional condutividade.
O trabalho estabelece um novo patamar para as pesquisas, permitindo que os cientistas selecionem os melhores materiais de preenchimento, calculem sua quantidade ótima e descubram novas técnicas de processamento - tudo para otimizar o comportamento morfológico final do material.

Criado material mais escorregadio do mundo


Superfície omnifóbica
O comportamento autolimpante do material funciona até mesmo com pó de vidro, como mostrado nesta sequência de imagens.[Imagem: Wong et al./Nature]

Cientistas construíram a superfície mais escorregadia que se conhece.
Inspirando-se nas folhas de uma planta carnívora (Nepenthes pitcher), Joanna Aizenberg e seus colegas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, criaram uma superfície omnifóbica - capaz de repelir quase tudo.
Os testes mostraram que nada consegue aderir ao material, incluindo água, óleo, geleia de frutas e nem mesmo formigas, que saem escorregando como se estivessem patinando.
Segundo os pesquisadores, o material biomimético será útil para a criação de janelas e paredes autolimpantes e tubos para transportar líquidos e gases de forma mais eficiente e mais rápida.
Estratégias escorregadias
Há tempos os cientistas inspiram-se nas folhas de lótus para criar superfícies super-hidrofóbicas, que nunca se molham.
Essas plantas têm em sua superfície uma verdadeira floresta de nanopostes, na extremidade dos quais uma cera sustenta as gotas de água. O resultado é que o peso da gota se divide entre os nanopostes, como um faquir sobre uma cama de pregos.
O inconveniente é que esse princípio só funciona para líquidos com elevada tensão superficial, como a água.
A estratégia da planta carnívora é semelhante, mas, em vez de postes retendo entre si uma camada de ar, a Nepenthes pitcher tem ranhuras cheias de néctar.
O que parece ser uma diferença sutil torna a superfície eficaz contra uma gama muito maior não apenas de líquidos, mas também de outros materiais.
Revestimento contra grafiteiros
Em vez de néctar, os pesquisadores usaram um líquido lubrificante, no qual o material foi mergulhado depois de ter as ranhuras escavadas em sua superfície.
Além de mais eficiente, o material é também mais resistente e robusto, suportando até mesmo danos mecânicos sem perder seu comportamento escorregadio - o líquido lubrificante escorre para dentro dos defeitos, recobrindo-os e preservando o comportamento do material.
Os cientistas chamaram essa nova classe de materiais omnifóbicos de SLIPs, "escorregar" em inglês, mas também uma sigla para Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces - superfícies escorregadias porosas com infusão líquida.
Os cientistas já começaram a testar seu novo material como um revestimento no interior de tubos para o transporte de fluidos, revestimento antimanchas para materiais ópticas e tintas anti-grafiteiros.
Bibliografia:

Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity
Tak-Sing Wong, Sung Hoon Kang, Sindy K. Y. Tang, Elizabeth J. Smythe, Benjamin D. Hatton, Alison Grinthal, Joanna Aizenberg
Nature Physics
21 September 2011
Vol.: 477, 443-447
DOI: 10.1038/nature10447

sexta-feira, 16 de setembro de 2011

Nanotubos funcionam como reatores químicos

Nanotubos funcionam como reatores químicos

O nanotubo de carbono funciona não apenas como o reator, como também fornece um dos ingredientes para a reação. [Imagem: Caltech/Tod Pascal]

Nanorreatores

Nanotubos de carbono são pequenos canos, com diâmetros entre 1 e 2 nanômetros.

Os cientistas já sabem que as propriedades físicas e químicas das moléculas se alteram quando elas são inseridas dentro desses tubos - elas se comportam de forma diferente de uma molécula "livre".

Cientistas da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, resolveram tirar proveito dessa alteração de propriedade para transformar os nanotubos de carbono em reatores químicos em nanoescala.

Essa nova técnica para induzir reações químicas e sintetizar novas moléculas tem potencial para ser útil em um grande número de áreas, do desenvolvimento de novos medicamentos e produção de combustíveis renováveis, até a criação de novos mecanismos para armazenamento de dados.

Fitas de grafeno

No experimento, o nanotubo de carbono funcionou não apenas como o reator, mas também forneceu um dos ingredientes para a reação.

Átomos de enxofre se juntaram aos átomos de carbono para formar nanofitas de grafeno - basicamente um nanotubo desenrolado, com as bordas devidamente "alinhavadas" por átomos de enxofre.

"As nanofitas de grafeno têm uma série interessantíssima de propriedades físicas, o que as torna mais adequadas para aplicações na eletrônica e na spintrônica do que o grafeno puro," diz o Dr. Andrei Khlobystov, coordenador da pesquisa.

A aplicação mais imediata das nanofitas seria como chaves, atuadores etransistores, tudo em uma escala nanométrica, menores do que as dimensões obtidas com as técnicas de litografia atuais.

Bibliografia:

Self-assembly of a sulphur-terminated graphene nanoribbon within a single-walled carbon nanotube
A. Chuvilin, E. Bichoutskaia, M. C. Gimenez-Lopez, T. W. Chamberlain, G. A. Rance, N. Kuganathan, J. Biskupek, U. Kaiser, A. N. Khlobystov
Nature Materials
Vol.: 10, Pages: 687-692
DOI: 10.1038/nmat3082

sábado, 10 de setembro de 2011

Geradores de oxigênio implantáveis otimizam tratamento anticâncer




Radioterapia e quimioterapia

Há poucos dias, pesquisadores apresentaram o primeiro computador biológico capaz de ativar a apoptose - a chamada morte programada de uma célula - em células de câncer.

Agora, um outro grupo anunciou a criação de minúsculos geradores de oxigênio que poderão ser implantados diretamente nos tumores.

Ao gerar oxigênio localizadamente, eles podem otimizar o efeito da radioterapia e da quimioterapia.

Os tumores sólidos costumam ser "hipóxicos" no centro, ou seja, apresentarem um baixo nível de oxigênio. "Isto não é bom porque a radioterapia precisa de oxigênio para ser eficaz," explica o Dr. Babak Ziaie, da Universidade Purdue, nos Estados Unidos.

O Dr. Ziaie já havia criado uma etiqueta inteligente capaz de monitorar um tumor e transmitir informações para o computador do médico.

Gerador de oxigênio

O novo gerador de oxigênio implantável é um pequeno aparelho eletrônico que recebe sinais de ultrassom e usa a energia dessas ondas para gerar uma pequena corrente elétrica.

A eletricidade separa o oxigênio e o hidrogênio da água presente naturalmente no organismo - uma reação química chamada eletrólise - liberando os dois gases.

Os pequenos dispositivos foram testados em tumores pancreáticos em camundongos. Tanto os animais que receberam o implante quanto o grupo de controle receberam as aplicações de ultrassom.

Tratados com a quimioterapia tradicional, os que receberam o implante responderam ao tratamento de forma significativamente melhor, graças ao oxigênio gerado no ponto onde o elemento é mais necessário.

Agora que o conceito se mostrou eficaz, os cientistas querem miniaturizá-lo ainda mais e fabricá-lo em um desenho que facilite seu implante.

Bibliografia:

An Ultrasonically-Powered Implantable Micro Oxygen Generator (IMOG)
Teimour Maleki, Ning Cao, Seung Hyun Song, Song-Chu Ko, Babak Ziaie
Transactions on Biomedical Engineering
Vol.: PP, Issue: 99
DOI: 10.1109/TBME.2011.2163634

domingo, 4 de setembro de 2011

Sensor implantado para seguir desenvolvimento de tumores


Uma equipa de investigadores alemães, da Technical University Munich (TUM), liderada por Sven Becker, desenvolveu um sensor que pode ser implantado junto de tumores para monitorizar o seu crescimento. A aplicação capta níveis de oxigénio próximos do tecido para detectar se o tumor se desenvolve.

Os resultados são posteriormente transmitidos por ‘wireless’ à equipa médica – reduzindo a necessidade de scanners e idas frequentes ao hospital para vigiar o crescimento do tecido. Por exemplo, se os níveis de oxigénio descerem demasiado, poderá indicar um crescimento mais agressivo e alertar o corpo clínico.
Os especialistas esperam com isto conseguir tratamentos mais direccionados e menos agressivos. Os engenheiros médicos da TUM pretendem agora desenvolver um aparelho que inclua medicação para que esta possa aplicar directamente doses terapêuticas de quimioterapia na área afectada. Assim, os pacientes serão tratados mais rapidamente e de forma menos tóxica.

O sensor ainda está em fase de desenvolvimento, mas os cientistas consideram que possa estar pronto dentro de dez anos para uso médico.
Extraído de:

Evento muito interessante.