Metais elásticos: como eles poderão criar eletrônicos incríveis

Resistência, durabilidade, proteção e outros aspectos são prioridades para o consumidor que busca um aparelho eletrônico de alta qualidade. Reflexo disso é a quantidade de testes que visam verificar a quantidade de bordoadas e impactos que alguns gadgets conseguem suportar.

No fundo, tudo isso faz sentido, afinal, acidentes acontecem e optar por um produto resistente pode evitar que você jogue seu dinheiro fora ou tenha que investir outra bolada em um novo dispositivo. Ocorre, no entanto, que mesmo telas com proteções especiais e carcaças mais resistentes não garantem poderes absurdos para seu smartphone ou tablet.

Também pensando nessa questão, mas considerando principalmente a construção dos componentes internos, muitos pesquisadores ao redor do mundo vêm trabalhando na criação de metais elásticos.

A ideia não é criar produtos indestrutíveis, mas garantir certa flexibilidade e evitar alguns problemas. Hoje, vamos falar sobre um pouco dos avanços e tecnologias desses materiais que serão componentes essenciais no futuro.

Como funcionam os metais elásticos?

Os avanços mais significativos até o momento foram realizados pela Universidade de Michigan. A ideia dos pesquisadores não foi trabalhar na construção de um material completamente novo, mas aproveitar os já existentes e embutir as propriedades necessárias para a utilização em aparelhos eletrônicos.

Como foi feito isso? Basicamente, a equipe de Nicholas Kotov (professor de engenharia e orientador dos estudos) apostou na introdução de nanopartículas esféricas de ouro em poliuretano — usado em adesivos, esponjas e preservativos. O resultado é um produto que pode ser esticado até o dobro do tamanho, mantendo as funcionalidades elétricas e eletrônicas.

Ampliar (Fonte da imagem: Divulgação/Universidade do Michigan)

É curioso notar que, para obter sucesso, o grupo de cientistas testou diversos condutores (incluindo alguns metais líquidos) e em diferentes arranjos — inclusive do tipo mola, em ziguezague e redes de nanofios —, mas somente nanoesferas de ouro deram resultados.

Apesar de, em um primeiro momento, apostar em um único elemento, o responsável pela pesquisa comenta que este é apenas o começo de uma nova família de materiais que podem ser feitos a partir de uma série de nanopartículas e destinados a aplicações bem distintas.

Como fica a questão da condução elétrica?

O novo metal elástico desenvolvido pela equipe é composto por camadas sobrepostas que garantem uma condutividade eficiente. Sem esticar o material, a condutância ficou em 11.000 Siemens por centímetro (S/cm) — valor próximo do que é presenciado no mercúrio.

Quando esticado mais do que o dobro, o material ainda alcança a condutividade de 2.400 S/cm. O melhor de tudo é que, mesmo chegando ao limite de quase seis vezes a dimensão original, esse composto ainda conduz. Segundo as informações oficias, em uma situação que o material fique esticado em 5,8 vezes, a condutância fica em 35 S/cm (o que é suficiente para gadgets mais básicos).

Ampliar Metal elástico normal (à esquerda) sem um padrão definido e esticado (à direita) duas vezes com uma rede formada (Fonte da imagem: Divulgação/Universidade do Michigan)

“Descobrimos que as nanopartículas se alinham em correntes quando são esticadas. Isso pode criar excelentes caminhos de condução”, disse Yoonseob Kim — o primeiro autor do estudo que teve suas ideias publicadas na revista Nature.

“Conforme esticávamos, elas se reorganizavam automaticamente e mantinham a condutividade, e esta é a razão pela qual conseguimos uma combinação de elasticidade e condutividade”, comenta Kotov.

Essas observações foram possíveis graças ao uso de imagens microscópicas do tamanho de elétrons. Nos estudos, os cientistas aplicaram diferentes tensões às nanopartículas e observaram o comportamento delas. Em um primeiro momento, as partículas se dispersaram, mas após aplicar força excessiva elas formaram correntes estáveis.

Para que servem os metais elásticos?

Bom, falando o texto todo sobre dispositivos eletrônicos, seria óbvio dizermos que ele servirá como componente básico em gadgets do futuro. Todavia, há uma aplicação que foge da lógica: dispositivos úteis na área da medicina.

Os cientistas-chefes do projeto estão estudando seriamente a possibilidade de usar os metais elásticos em eletrodos e, por incrível que pareça, implantes cerebrais.

(Fonte da imagem: Divulgação/Universidade do Michigan)

“Eles podem aliviar uma série de doenças — por exemplo, depressão severa, mal de Alzheimer e mal de Parkinson,” informa Nicholas Kotov. “Eles também podem servir como parte de próteses artificiais e outros dispositivos protéticos controlados pelo cérebro.”

No site oficial da Universidade de Michigan, há explicações relatando o porquê do uso desses metais nessa área. Conforme a informação, os eletrodos rígidos podem causar cicatrizes, o que impede que o dispositivo seja útil  depois de certo tempo, mas eletrodos que se mexem como o tecido cerebral evitarão danos às células. A ideia é que esses componentes possam ser usados no cérebro, no coração e em outros órgãos.

E na eletrônica?

Bom, a aplicação em gadgets será bem ampla, desde a fabricação de displays flexíveis até a aplicação nos smartphones. Todavia, o real propósito aqui não será a aplicação na carcaça dos aparelhos, afinal, para isso já existem diversos materiais.

A ideia dos metais elásticos é possibilitar criar semicondutores com transistores flexíveis. Afinal, de nada adiantaria um revestimento maleável se o interior do produto ainda fosse composto por componentes de alta dureza.

Conforme já publicamos anteriormente, os metais elásticos devem ser de grande serventia na fabricação de baterias de íons de lítio. Além de garantir a elasticidade, esses novos materiais podem aumentar a vida útil das baterias.

Enfim, as aplicações são inúmeras e os benefícios devem ser notados diretamente pelos consumidores. Infelizmente, não há uma data específica para a chegada de tais gadgets elásticos, mas a equipe de Michigan vem trabalhando com uma enormidade de nanopartículas para aperfeiçoar os metais e semicondutores. O futuro será realmente incrível!