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.

O texto seguinte servirá de base para responder à questão abaixo.

O muro que divide Cartagena, a cidade mais turística da Colômbia

O símbolo internacional de Cartagena, uma das cidades mais famosas da Colômbia, é um cordão de muralhas que separa as pessoas desde a sua construção no século 16: primeiro entre espanhóis e piratas, depois entre brancos e negros, e agora entre turistas e moradores da cidade. Há moradores que nunca estiveram na cidade amuralhada, e muitos outros podem ter passado anos, ou décadas, sem pisar no bairro que lhes dá reconhecimento mundial.

 "É como os parisienses que não vão à Torre Eiffel", justificam alguns. Com a diferença que os muros cercam o centro da cidade − sede de várias universidades e de um Estado que muitos aqui veem como estrangeiro.

Em 1984, esses onze quilômetros de muro à beira do Mar do Caribe foram declarados Patrimônio da Humanidade pela Unesco. Em 2005, San Basilio de Palenque, uma cidade a cinquenta quilômetros de distância conhecida como o primeiro assentamento sem escravidão nas Américas, recebeu o mesmo reconhecimento.

Mas Betty Sargado, uma palenquera que vive de posar para fotos com turistas fascinados pelas cores de suas roupas e pelas frutas que carrega na cabeça, não vê grande benefício nesse "chamado patrimônio".

"Somos patrimônio histórico, meu amor, mas não temos seguro para pagar o dentista", diz à BBC News Mundo. "Eu não tenho um cartão que diz que sou patrimônio histórico e que, por isso, devem me oferecer serviço de odontologia. Então, que tipo de patrimônio histórico é esse?"

Empregada doméstica por quatorze anos e depois massagista nas praias, Betty e sua mãe, Angélica Cáceres, foram umas das primeiras palenqueras a chegar ao centro para aproveitar ao máximo o turismo.

Passam os dias a cativar o estrangeiro: agitam as saias, contam piada, enquanto pedem uma "picture, picture (foto em inglês)".

"Fomos nós, negros, que fizemos essas paredes", diz Betty, enquanto observa o amanhecer que tinge a rocha de coral. "Mas não temos muitos direitos sobre elas", reclama. "Ninguém sabe nada das muralhas pra lá."

Das muralhas para lá está "a outra Cartagena", uma cidade de quase dois milhões de habitantes onde duas em cada três pessoas, segundo dados oficiais, não comem três vezes ao dia; onde 70% trabalham na informalidade, têm a pior qualidade educacional do país e vivem sob a ansiedade de uma criminalidade que registrou 360 homicídios em 2022, o maior número da história recente, e entrou pela primeira vez na lista das 50 cidades mais perigosas do mundo − seis delas são colombianas.

A ideia das duas Cartagenas, uma feliz e outra triste, se consolidou. Ela está na mídia, em discursos políticos, em reportagens turísticas.

Em uma Cartagena, você pode ouvir o galope dos cavalos em uma carruagem, os gritos de "feliz casamento". No outro, o ronco dos mototáxis, as buzinas do trânsito caótico e os aviões que pousam ao lado de um bairro de casas assombradas com ruas sem calçamento.

Em uma delas há butiques de luxo, galerias de arte, eletricidade e água encanada. Na outra, vendedores ambulantes lotam semáforos e esquinas, e os serviços básicos são intermitentes.

A história de que existem duas cidades, uma boa e outra ruim, virou um clichê que os próprios moradores repetem e que, como todo clichê, é discutível. Porque uma Cartagena precisa da outra, elas se alimentam. Porque das paredes para fora pode haver caos, mas também vida, folclore, idiossincrasia caribenha.

https://www.bbc.com/portuguese/articles/cmlxmeg1g9mo. Adaptado.