Fibras criadas pelo MIT podem detectar e produzir sons

Laboratório americano planeja desenvolver tecidos que possam interagir com o meio ambiente

MIT

12 Julho 2010 | 16h28

Durante séculos, "fibras sintéticas ou artificiais" significavam a matéria-prima de roupas e cordas. Agora, na era da informação, elas designam os filamentos de vidro que transportam dados em redes de comunicações.

Mas, para Yoel Fink, professor associado de ciências materiais e principal pesquisador do Laboratório de Eletrônica do Massachusetts Institute of Technology (MIT), os fios utilizados no setor têxtil e até mesmo as fibras ópticas são muito inertes.

Na última década, o laboratório tem trabalhado para desenvolver fibras com propriedades cada vez mais sofisticadas, para permitir que os tecidos possam interagir com o meio ambiente.

Na edição de agosto da revista Nature Materials, Fink e seus colaboradores anunciarão um novo marco no caminho para fibras funcionais: fibras que podem detectar e produzir sons.

As aplicações podem incluir roupas que funcionam como microfones sensíveis, para captação de voz ou monitoramento de funções corporais, e filamentos minúsculos que podem medir o fluxo sanguíneo nos capilares ou a pressão no cérebro. O estudo (cujos autores incluem também Shunji Egusa, um ex-PhD do laboratório de Fink, e os atuais integrantes do laboratório Noémie Chocat e Zheng Wang) apareceu no site da Nature Materials no dia 11 de julho, e o trabalho que descreve foi apoiado pelo Instituto de Nanotecnologias para Soldados, do MIT; pela Fundação Nacional de Ciência e pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada, que pertence ao Departamento de Defesa dos EUA.

Fibras ópticas comuns são feitas de uma "pré-forma", um grande cilindro feito de um único material que é aquecido, retirado e depois resfriado. As fibras desenvolvidas no laboratório de Fink, por outro lado, derivam sua funcionalidade do arranjo geométrico elaborado de diferentes materiais, que devem sobreviver intactas ao processo de aquecimento e desenho.

Plástico pizoelétrico

O coração das novas fibras acústicas é feito de um plástico comumente usado em microfones. Ao interagir com o conteúdo de flúor do plástico, os pesquisadores foram capazes de assegurar que as moléculas permanecem tortas - átomos de flúor se alinharam em um lado e os átomos de hidrogênio, no outro - mesmo durante o aquecimento e o desenho. A assimetria das moléculas é o que faz do plástico "piezoelétrica", significando que ele muda de forma quando um campo elétrico é aplicado sobre ele.

Bons resultados

Apesar do delicado equilíbrio exigido pelo processo de fabricação, os pesquisadores foram capazes de construir fibras em laboratório. "Você pode realmente ouvir essas fibras", diz Chocat, um estudante graduado no departamento de ciências materiais.

Se você vibrar as fibras em frequências audíveis e colocá-las próximo ao seu ouvido, você poderá realmente ouvir diferentes notas e sons que saem delas", afirma.

Além de vestir microfones e sensores biológicos, as aplicações das fibras soltas poderiam incluir redes que monitoram o fluxo de água no oceano e sistemas de imagem da grande área sonar com resoluções muito mais elevadas: um tecido de fibras acústicas seria o equivalente a milhões de minúsculos sensores acústicos.

Zheng, pesquisador do laboratório de Fink, aponta que o mesmo mecanismo que permite que dispositivos piezelétricos usados para converter eletricidade em movimento pode funcionar em sentido inverso. "Imagine um segmento que pode gerar eletricidade quando esticada", diz ele.

Finalmente, entretanto, os investigadores esperam combinar as propriedades de suas fibras experimentais em uma única fibra. Fortes vibrações, por exemplo, podem variar as propriedades ópticas de uma fibra refletora, permitindo que os tecidos se comuniquem visualmente.

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