Material que coleta passivamente água do ar é descoberto por acaso

Materiais Avan?ados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/06/2025

Sem querer, mas bem-vindo

Uma observa??o casual durante um experimento de laborat?rio levou a uma descoberta inesperada e surpreendente: Uma nova classe de materiais capazes de coletar ?gua da umidade do ar ambiente, armazen?-la em seus poros e depois liberar a ?gua pura sem a necessidade de qualquer energia externa.

A captura de ?gua da umidade do ar deixou de ser uma curiosidade e est? agora atraindo esfor?os de in?meras equipes ao redor do mundo. Mas Baekmin Kim e seus colegas da Universidade da Pensilv?nia n?o escondem a verdade: Eles n?o estavam trabalhando nisso.

"Nem est?vamos tentando coletar ?gua," conta o professor Daeyeon Lee. "Est?vamos trabalhando em outro projeto, testando a combina??o de nanoporos hidrof?licos e pol?meros hidrof?bicos quando Bharath Venkatesh, um ex-aluno de doutorado em nosso laborat?rio, notou got?culas de ?gua aparecendo em um material que est?vamos testando. N?o fazia sentido. Foi a? que come?amos a questionar."

Os questionamentos levaram ? descoberta de um novo tipo de material nanoporoso anfif?lico, um material que combina componentes que gostam de ?gua (hidrof?licos) e repelentes de ?gua (hidrof?bicos) em uma estrutura nanom?trica ?nica. O resultado ? um material que captura a umidade do ar e, simultaneamente, a expele na forma de got?culas.

"Nos materiais nanoporosos t?picos, assim que a ?gua entra nos poros, ela permanece l?," compara Amish Patel, membro da equipe. "Mas no nosso material a ?gua se move, primeiro condensando-se dentro dos poros, e depois emergindo na superf?cie na forma de got?culas. Isso nunca foi visto antes em um sistema como este, e a princ?pio duvidamos das nossas observa??es."

Intera??o entre materiais

A suspeita inicial era que a ?gua estava condensando na superf?cie do material devido a um gradiente de temperatura no laborat?rio. Mas a quantidade total de ?gua coletada aumentou ? medida que os pesquisadores aumentaram a espessura do filme com que estavam trabalhando, provando que as gotas de ?gua formadas na superf?cie vieram de dentro do material, e n?o de uma condensa??o superficial normal.

Ainda mais surpreendente, as got?culas n?o evaporam rapidamente, como previsto pela termodin?mica. "De acordo com a curvatura e o tamanho das got?culas, elas deveriam estar evaporando," disse Patel. "Mas n?o estavam; elas permaneceram est?veis por longos per?odos."

Como a coisa desafiava a f?sica, a equipe ent?o partiu para estudos aprofundados, da geometria dos poros do material ? sua intera??o com a luz. Foi quando descobriram que, sem querer, haviam criado um material com o equil?brio preciso de nanopart?culas que atraem ?gua e part?culas de um pl?stico, o polietileno, que repele ?gua.

"Acertamos o ponto ideal acidentalmente," detalhou Lee. "As got?culas est?o conectadas a reservat?rios ocultos nos poros abaixo. Esses reservat?rios s?o continuamente reabastecidos pelo vapor d'?gua presente no ar, criando um ciclo de retroalimenta??o possibilitado por esse equil?brio perfeito entre materiais que amam e que repelem a ?gua."

Aplica??es

Al?m do comportamento desafiador ante a f?sica, a simplicidade do material o torna muito promissor. Feitos de pol?meros e nanopart?culas comuns, utilizando m?todos de fabrica??o escal?veis, esses filmes podem ser integrados a dispositivos passivos de coleta de ?gua para regi?es ?ridas, superf?cies para resfriamento de eletr?nicos ou revestimentos inteligentes que respondam ? umidade ambiente.

"Ainda estamos descobrindo os mecanismos em a??o," disse Patel. "Mas o potencial ? empolgante. Estamos aprendendo com a biologia - como c?lulas e prote?nas gerenciam a ?gua em ambientes complexos - e aplicando isso para projetar materiais melhores."

Os planos agora incluem estudar como otimizar o equil?brio dos componentes hidrof?licos e hidrof?bicos, como dimensionar o material para seu uso no mundo real e pesquisar como fazer com que as gotas coletadas rolem pelas superf?cies de forma eficiente, para que um coletor de ?gua da umidade possa funcionar de modo totalmente passivo.

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