Asas de borboleta inspiram músculos artificiais e produzem eletricidade

O professor Javier Fernandez, da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura, vem há alguns anos estudando as possibilidades de uso da quitina como um material inteligente, biocompatível, sustentável e com múltiplas funcionalidades. Isso lhe permitiu criar uma nova classe de compósitos e fazer planos para abrigos em Marte feitos com carapaças de insetos.

A quitina é um polímero orgânico que é o principal componente das carapaças dos artrópodes, como crustáceos, alguns insetos e até das asas das borboletas. E o caso das borboletas é interessante como fonte de inspiração porque elas apresentam mudanças estruturais que podem ser copiadas para aplicações práticas. O professor Fernandez descobriu, também, que podem ser usadas para produzir eletricidade.

Assim que uma borboleta emerge do seu casulo, no estágio final da metamorfose, ela abre lentamente as asas, para que elas possam secar. O material quitinoso fica desidratado, enquanto o sangue bombeado pelas veias do inseto produz forças que reorganizam as moléculas da quitina, para que ela adquira a resistência e a rigidez únicas necessárias para o voo. E foi essa combinação natural de forças, movimento da água e organização molecular que mostrou agora a possibilidade de criação de atuadores mecânicos e para gerar energia.

"Nós demonstramos que, mesmo após serem extraídos de fontes naturais, os polímeros quitinosos mantêm sua capacidade natural de vincular diferentes forças, organização molecular e conteúdo de água para gerar movimento mecânico e produzir eletricidade, sem a necessidade de uma fonte de energia externa ou sistema de controle," disse Fernandez.

Músculos artificiais de quitina

A demonstração foi feita a partir de quitina extraída de cascas de camarão descartadas, que foi transformada em filmes com cerca de 130 micrômetros de espessura.

Ao estudar os efeitos de forças externas nesses filmes quitinosos, com foco nas mudanças na organização molecular, teor de água e propriedades mecânicas, os pesquisadores observaram que, semelhante ao desdobramento das asas das borboletas, esticar os filmes força uma reorganização em sua estrutura cristalina - as moléculas ficaram mais compactadas e o teor de água diminuiu.

Para demonstrar a aplicabilidade dos filmes, a equipe usou-os para criar músculos artificiais, que foram então montados em uma mão robótica. Controlando a concentração de água intermolecular dos filmes, por meio de mudanças ambientais e processos bioquímicos, o material gerou força suficiente para que a mão apresentasse um movimento de preensão impressionante, com uma força equivalente a 18 quilogramas - mais da metade da força de preensão média de um adulto.

Diferente da natureza inerte dos polímeros sintéticos, os filmes de quitina reorganizados podem se distender e contrair autonomamente em resposta a mudanças de umidade no ambiente, imitando a forma como alguns insetos adaptam sua casca a diferentes situações. Essa capacidade nativa permitiu que os filmes quitinosos levantassem verticalmente objetos pesando mais de 4,5 quilos.

A capacidade de produzir essa força por meios bioquímicos indica o potencial de uso dos filmes quitinosos para integração em sistemas biológicos, com aplicações biomédicas, como próteses e implantes médicos.

Filmes de quitina produzem eletricidade

Em outra demonstração, a equipe mostrou que a resposta do material às mudanças de umidade pode ser usada para extrair energia das oscilações ambientais e convertê-la em eletricidade, criando mais uma opção para a colheita de energia, um conceito para alimentação de pequenos aparelhos e sensores que hoje vem sendo dominado pelos nanogeradores triboelétricos.

Ao anexar os filmes a um material piezoelétrico, o movimento mecânico dos filmes em resposta às mudanças de umidade no ambiente foi convertido em correntes elétricas suficientes para alimentar pequenos eletrônicos, como os usados na internet das coisas.

A quitina é o segundo polímero orgânico mais abundante na natureza - depois da celulose - e faz parte de todos os ecossistemas, podendo ser obtido de forma rápida e sustentável de vários organismos ou mesmo de resíduos urbanos.

 "A quitina é usada para muitas funções complexas na natureza, desde a composição das asas dos insetos até a formação das conchas protetoras duras dos moluscos, e tem aplicação direta na engenharia. Nossa capacidade de entender e usar a quitina em sua forma nativa é fundamental para permitir novas aplicações de engenharia e desenvolvê-las dentro de um paradigma de integração ecológica e baixo consumo de energia," concluiu Fernandez.

Retirado e adaptado de: INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Asas de borboleta inspiram músculos artificiais e produzem eletricidade. Inovação tecnológica. Disponível em: inaaviraamusscuooariicaa-produz-eeerciddadee&&d==0100116023080444

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Acesso em: 08 ago., 2023.

Atenção! O texto abaixo deve ser lido atentamente, para responder à questão:

O CÃO E A SOMBRA

Um Cão levava na boca um pedaço de carne quando, ao passar por um riacho, viu no fundo da água a sombra da carne, que parecia maior. Soltou a que levava nos dentes para tentar pegar a que via na água. O riacho levou para sua correnteza a verdadeira carne e a sombra, ficando o Cão sem uma nem outra.

(Fonte: https://www.pensador.com/fabulas_mais_conhecidas_de_esopo_com_moral/. Acesso em 22/11/2022. Com adaptações)

O texto seguinte servirá de base para responder à questão.

Uso excessivo de telas na infância pode causar atraso de fala

Atualmente, muitas crianças passam grande parte do tempo livre se expondo a telas como forma de diversão. No entanto, o uso excessivo de aparelhos eletrônicos pode causar diversos prejuízos para o desenvolvimento delas.

No caso das crianças com idade abaixo de 2 anos, o ideal é não utilizar telas. Segundo a professora do Departamento de Pediatria da Faculdade de Medicina da UFMG, Lígia Pertence, essa recomendação é da Sociedade Brasileira de Pediatria e se deve ao fato de os eletrônicos nessa idade provocarem diversos prejuízos na aquisição de habilidades motoras e cognitivas.

 "Nós vemos, nitidamente, um atraso de fala, por exemplo, nas crianças que usam telas em uma faixa etária jovem. Isso é importante, porque as pessoas acham que a criança adquire a fala escutando músicas ou outras coisas. E não é assim. A fala é uma interação [...] A gente adquire a fala interagindo", explica a especialista, que foi a convidada do Saúde com Ciência desta semana.

Além do prejuízo cognitivo, as habilidades motoras, como correr, pular e até mesmo empilhar ou montar objetos, também ficam afetadas com o uso excessivo de telas. Segundo Lígia Pertence, esse desenvolvimento acontece com a repetição.

Já nas faixas etárias maiores, a criança precisa se movimentar. Ficar muito tempo em frente aos eletrônicos causa mais sedentarismo para esse grupo. "A atividade física é muito importante para o desenvolvimento e para a prevenção de distúrbios metabólicos, como obesidade, hipertensão e diabetes. Hoje em dia, a gente já tem visto uma frequência bem alta desses distúrbios nas crianças. Além disso, a atividade estimula fatores de crescimento", afirma a professora.

Como aproveitar o tempo livre aos finais de semana sem as telas?

As famílias podem propor atividades e passeios para divertir as crianças longe das telas. Tanto para aquelas que forem viajar, quanto as que forem ficar na própria cidade, o recomendado é interagir com a criança e, se puder, explorar e conhecer novos lugares. Entre eles, museus, praças, clubes e até campos de futebol ou quadras próximas podem ser ótimas opções. O importante é estar junto com elas, como afirma a professora Lígia Pertence.

 "Tem muita gente que acha que as coisas têm que ser muito arquitetadas, ter uma super brincadeira ou algo especial. E as crianças não são assim. Podem brincar de brincadeiras culturais, como pega-pega, brincadeiras de quando a gente era criança e que não vão precisar de grandes estruturas. Vão deixar as crianças tão felizes quanto outras brincadeiras. O importante para elas é o contato, a interação", completa.

Até mesmo em casa, jogos de tabuleiro ou de cartas também são ótimas dicas para entreter as crianças e divertir em família.

Tempo de tela recomendado pela Sociedade Brasileira de Pediatria:

- Menores de 2 anos de idade: evitar exposição a telas;

- De 2 a 5 anos de idade: até uma hora por dia;

- De 6 a 10 anos de idade: de uma a duas horas por dia;

- De 11 a 18 anos de idade: de duas a três horas por dia.

Retirado e adaptado de: FACULDADE DE MEDICINA DA UFMG. Uso excessivo de telas na infância pode causar atraso de fala. Saúde com Ciência. Disponível em: caausaar-aaso-de-aaa/ ufmg.br/uso-excessivo-de-telas-na-infancia-pode-causar-atraso-de-fala/ Acesso em: 13 ago., 2023.

Atenção: O texto a seguir deve ser utilizado como base para responder à questão:

O cão e a máscara

    Um cão procurava um osso para roer, quando encontrou uma máscara. Era muito formosa, bemfeita e possuía muitas cores. Não procurou mais. Farejou-a e logo reconheceu que não era nada que pudesse ser comido, era apenas uma máscara. Então, o cão desviou-se e pensou: “A cabeça é bonita, mas não tem miolos”.

(Fonte: https://www.pensador.com/fabulas_mais_conhecidas_de_esopo_com_moral/. Acesso em 12/12/2022. Com adaptações)

Silêncio

É tão vasto o silêncio da noite na montanha. É tão despovoado. Tenta-se em vão trabalhar para não ouvi-lo, pensar depressa para disfarçá-lo. Ou inventar um programa, frágil ponto que mal nos liga ao subitamente improvável dia de amanhã. Como ultrapassar essa paz que nos espreita. Silêncio tão grande que o desespero tem pudor. Montanhas tão altas que o desespero tem pudor. Os ouvidos se afiam, a cabeça se inclina, o corpo todo escuta: nenhum rumor. Nenhum galo. Como estar ao alcance dessa profunda meditação do silêncio. Desse silêncio sem lembrança de palavras. Se és morte, como te alcançar. É um silêncio que não dorme: é insone: imóvel mas insone; e sem fantasmas. É terrível – sem nenhum fantasma. Inútil querer povoá-lo com a possibilidade de uma porta que se abra rangendo, de uma cortina que se abra e diga alguma coisa. Ele é vazio e sem promessa. Se ao menos houvesse o vento. Vento é ira, ira é a vida. Ou neve. Que é muda mas deixa rastro – tudo embranquece, as crianças riem, os passos rangem e marcam. Há uma continuidade que é a vida. Mas este silêncio não deixa provas. Não se pode falar do silêncio como se fala da neve. Não se pode dizer a ninguém como se diria da neve: sentiu o silêncio desta noite? Quem ouviu não diz. A noite desce com suas pequenas alegrias de quem acende lâmpadas com o cansaço que tanto justifica o dia. As crianças de Berna adormecem, fecham-se as últimas portas. As ruas brilham nas pedras do chão e brilham já vazias. E afinal apagam-se as luzes as mais distantes. Mas este primeiro silêncio ainda não é o silêncio. Que se espere, pois as folhas das árvores ainda se ajeitarão melhor, algum passo tardio talvez se ouça com esperança pelas escadas. Mas há um momento em que do corpo descansado se ergue o espírito atento, e da terra a lua alta. Então ele, o silêncio, aparece. O coração bate ao reconhecêlo. Pode-se depressa pensar no dia que passou. Ou nos amigos que passaram e para sempre se perderam. Mas é inútil esquivar-se: há o silêncio. Mesmo o sofrimento pior, o da amizade perdida, é apenas fuga. Pois se no começo o silêncio parece aguardar uma resposta – como ardemos por ser chamados a responder – cedo se descobre que de ti ele nada exige, talvez apenas o teu silêncio. Quantas horas se perdem na escuridão supondo que o silêncio te julga – como esperamos em vão por ser julgados pelo Deus. Surgem as justificações, trágicas justificações forjadas, humildes desculpas até a indignidade. Tão suave é para o ser humano enfim mostrar sua indignidade e ser perdoado com a justificativa de que se é um ser humano humilhado de nascença. Até que se descobre – nem a sua indignidade ele quer. Ele é o silêncio. Pode-se tentar enganá-lo também. Deixa-se como por acaso o livro de cabeceira cair no chão. Mas, horror – o livro cai dentro do silêncio e se perde na muda e parada voragem deste. E se um pássaro enlouquecido cantasse? Esperança inútil. O canto apenas atravessaria como uma leve flauta o silêncio. Então, se há coragem, não se luta mais. Entra-se nele, vai-se com ele, nós os únicos fantasmas de uma noite em Berna. Que se entre. Que não se espere o resto da escuridão diante dele, só ele próprio. Será como se estivéssemos num navio tão descomunalmente enorme que ignorássemos estar num navio. E este singrasse tão largamente que ignorássemos estar indo. Mais do que isso um homem não pode. Viver na orla da morte e das estrelas é vibração mais tensa do que as veias podem suportar. Não há sequer um filho de astro e de mulher como intermediário piedoso. O coração tem que se apresentar diante do nada sozinho e sozinho bater alto nas trevas. Só se sente nos ouvidos o próprio coração. Quando este se apresenta todo nu, nem é comunicação, é submissão. Pois nós não fomos feitos senão para o pequeno silêncio. Se não há coragem, que não se entre. [...]

Clarice Lispector. Onde estivestes de noite. Rio de Janeiro: Rocco, 1999.