No mundo dos laboratórios, a espuma não é a espuma que deixa a cerveja crocante. Aparecendo na forma de géis, sólidos e até mesmo no nível quântico, a espuma tem como objetivo melhorar a vida dos humanos de maneiras notáveis.
Esta substância flexível gera inovação em combate, salas de operações e robótica. Também promove um ambiente mais seguro para o público. Na sua forma mais bizarra, a espuma está no cerne de um mistério que questiona a própria natureza da realidade.
10 Exploração submarina mais profunda
A maioria dos veículos, navios e aeronaves contém algo chamado espuma sintática. O material é conhecido por ser leve, resistente e flutuante. Isso torna as partes sintáticas perfeitas para submarinos, exceto por uma coisa. Eles saem dos moldes de injeção como peças menores que precisam ser fixadas entre si, e qualquer tipo de costura é vulnerável a falhas.
Em 2018, os cientistas imaginaram que a impressão 3D resolveria isso imprimindo a peça inteira em vez de seções. Nao foi facil. A espuma sintática consiste em bilhões de microesferas ocas, feitas de vidro ou cerâmica, dentro de resina plástica.
No início, ou foram esmagados durante a mistura da resina ou obstruíram o bico da impressora. O sucesso veio quando a equipe mudou para outra resina plástica e substituiu as esferas por bolas de cinza volante. Misturar os dois ingredientes exigiu muito controle porque as bolas ainda podiam ficar achatadas. Porém, no final, a ideia funcionou.
Usando impressoras disponíveis comercialmente, nasceram as primeiras peças de espuma sintática intactas. Isto tem um apelo especial para submarinos de alto mar. Os fabricantes podem agora considerar a ideia de imprimir peças maciças como uma única unidade, permitindo aos submarinos enfrentar a pressão de mergulhar mais fundo do que antes. [1]
9 Espuma Comedora de Amianto
Ao mesmo tempo, o amianto era o material preferido para edifícios à prova de fogo. Feito de óxidos de magnésio e silício, era retardador de chamas e evitava que o gesso caísse das paredes.
Quando se descobriu a verdade de que o amianto era um potente agente cancerígeno , já estava em uso há décadas e amplamente instalado em residências, escritórios e escolas. A remoção do material exigia tempo e muito dinheiro. Pior ainda, quando o amianto é arrancado de uma parede, algumas fibras podem flutuar no ar e ser inaladas.
Nos últimos anos, uma empresa de proteção contra fogo da Flórida apresentou uma solução. Eles criaram uma espuma especial feita de íons fluoreto e ácidos. Quando injetada em uma parede, a espuma química decompôs as fibras de amianto em um silicato inofensivo. Isso não apenas economiza para o proprietário o custo de uma nova parede e possíveis doenças, mas o material que fica para trás permanece resistente ao fogo. [2]
8 Primeira nanoespuma à prova de som
Quando russos e coreanos se unem, as coisas ficam interessantes. Neste caso, os pesquisadores criaram a primeira nanoespuma com absorção de som do mundo. Pode não parecer muito, mas este material inovador pode salvar vidas.
Usar espuma como bloqueador de ruído não é novidade. Infelizmente, as tentativas anteriores bloquearam apenas as altas frequências e é a faixa mais baixa que é prejudicial aos humanos. Frequências baixas, como o infra-som, podem causar problemas de saúde assustadores.
A nova nanoespuma é o mais próximo que os cientistas chegaram de neutralizar o espectro inferior. Absorveu frequências tão baixas quanto 0,5–1,6 kHz. Os pesquisadores pegaram folhas de espuma absorvente de som e injetaram em cada uma delas grânulos microscópicos de sílica e magnetita. As etapas finais incluíram a imersão das folhas em nanopó líquido e a realização de tratamento ultrassônico antes de serem secas. [3]
O material resultante era semelhante aos aerogéis amplamente utilizados, mas mais barato e mais fácil de usar. O futuro da nanoespuma visa um dia ajudar a absorver grandes quantidades de ruído em uma determinada área – desde dentro de um carro até uma vizinhança inteira.
7 Ouro que flutua
Em 2015, cientistas suíços levaram os metais preciosos a um novo nível bizarro – transformaram ouro em espuma. Pequenas fibras chamadas fibrilas amilóides foram colhidas de proteínas do leite e misturadas em uma solução salina de ouro. O resultado foi uma massa parecida com um cruzamento entre barbantes e gel.
A secagem ao ar danificou a delicada estrutura, mas a etapa final finalmente teve sucesso quando os pesquisadores descobriram como secar a massa com um banho de dióxido de carbono. A espuma dourada consistia em 98% de ar, permitindo-lhe flutuar na água.
Indistinguível do ouro normal , também pode ser o próximo passo do metal no ramo de joias. Como a espuma é mil vezes mais leve que qualquer liga de ouro, um joalheiro pode moldar manualmente a peça desejada.
A cor certa também faz com que alguns ouro sejam mais procurados pelo público do que outros. O processo de fabricação da espuma pode ser ajustado para ajustar a aparência do ouro. Em particular, quando as condições de reação são alteradas, o metal precioso ficará vermelho escuro. [4]
6 Transformando carros em espuma
Ao considerar como os carros poluem o mundo, a maioria das pessoas pensa apenas nos gases de escape. No entanto, os carros que são retirados de serviço contribuem anualmente com milhões de toneladas de resíduos para o planeta.
Em particular, dois tipos de plástico são difíceis de reprocessar. O policarbonato (PC) e o poliuretano (PUR) reciclados necessitam de um tratamento químico complexo que muitas vezes não vale a pena.
Em 2017, os investigadores descobriram uma nova forma de reciclar as peças plásticas destes carros – incluindo PC e PUR. Usando óleo de coco e microondas, os cientistas transformaram essas peças em uma espuma multiuso.
Inicialmente, o plástico foi recuperado como resíduo numa forma utilizável e depois fundido com a espuma existente. Tentativas anteriores tornaram a espuma alterada quebradiça, mas os plásticos tratados com coco não tiveram esse efeito colateral. A nova espuma era estável e mais resistente ao fogo. [5]
Este processo de reciclagem transformou duas grandes fontes de resíduos plásticos em algo com muitos novos usos. Variando do mundano ao complexo, a espuma pode encher almofadas ou ser usada como isolamento nas indústrias de construção e automotiva.
5 Espuma resistente a balas
Afsaneh Rabiei, professor de engenharia mecânica e aeroespacial , tinha um amor especial por espumas metálicas compostas (CMFs). Depois de passar anos desenvolvendo esta linha incomum da família de espumas, Rabiei anunciou algumas de suas qualidades mais notáveis em 2015.
Por um lado, o material não tem medo de uma bala perfurante. Durante os testes, várias balas se transformaram em pó na espuma. Por ser muito mais leve que o revestimento metálico, oferece aos soldados e veículos da zona de combate mais manobrabilidade e proteção.
Outra habilidade faz dos CMFs os queridinhos de quem odeia fogo, porque eles podem suportar temperaturas profanas. Além disso, os CMFs são particularmente bons no bloqueio de raios perigosos, incluindo radiação de nêutrons, raios gama e raios X. Isso torna a espuma metálica perfeita para viagens espaciais ou para transportar resíduos nucleares com segurança de um lugar para outro. [6]
4 Bandagem Interna
A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) é conhecida por inventar uma tecnologia realmente bacana, mas injetar enormes quantidades de espuma no estômago de um soldado ferido ? Foi exatamente isso que a DARPA criou (menos o soldado).
Usando a segunda melhor opção, os cientistas pegaram porcos e avaliaram o futuro da espuma como uma ferramenta para médicos no campo de batalha. No campo, a hemorragia interna é mortal. Precisa de tratamento o mais rápido possível. Mas muitas vezes, os soldados combatentes não conseguem chegar à mesa de operação por algum tempo.
A espuma da DARPA é injetada como dois líquidos e, quando eles se misturam, o polímero híbrido resultante aumenta 30 vezes em volume. Enquanto cresce, a espuma envolve órgãos e tecidos antes de endurecer. Este efeito de vedação retarda a taxa de sangramento abdominal. A presença de excesso de sangue também não interfere no comportamento da espuma.
A remoção exigiu apenas uma incisão e, cerca de um minuto depois, o porco estava livre de espuma. O procedimento aumentou drasticamente as taxas de sobrevivência dos animais, dando esperança de que a espuma pudesse manter os pacientes humanos vivos por tempo suficiente para chegar ao hospital. [7]
3 Robôs com músculos derretidos
Há uma razão pela qual cirurgiões , engenheiros e a DARPA sonham com robôs moles. Máquinas que mudam de forma podem se espremer em locais apertados e penetrar profundamente nos escombros de um desastre ou atrás de um fígado humano.
Em 2014, pesquisadores do MIT conseguiram criar um “músculo”. A descoberta é o ponto de partida para uma destreza artificial que poderá um dia rivalizar com a flexibilidade natural de um polvo .
Incrivelmente, esse grande passo foi alcançado usando materiais que qualquer um pode retirar da prateleira de uma loja de artesanato – espuma de poliuretano e cera. Os engenheiros colocaram uma estrutura de espuma em um recipiente com cera derretida. Os fios passaram uma corrente elétrica pela treliça e derreteram a cera. Isso fez com que o músculo robótico amolecesse.
Para retornar ao estado endurecido, a corrente foi simplesmente desligada e a cera esfriou. A evolução futura da invenção poderia substituir a cera por fluidos robóticos que alternam entre sólido e líquido sob a influência de campos magnéticos ou correntes elétricas. [8]
2 Um coração trabalhador
Em 2015, algo notável caiu de uma impressora 3D na Universidade Cornell. Era um coração humano artificial feito de espuma viscoelástica chamada espuma poroelástica ou elastomérica. O que torna este ticker sintético digno de nota é que ele funciona como se fosse real.
O dispositivo cardiovascular funciona com sensibilidade intuitiva às pressões biológicas e fluxos de líquidos – tudo graças à cobertura de espuma elástica. A circulação sanguínea eficaz não é a única virtude desta maravilha em forma de morango. Além da impressora 3D, o coração foi moldado com um molde reutilizável – uma vantagem econômica. [9]
Se o coração de espuma for patenteado e chegar à sala de cirurgia , isso poderá tornar os transplantes de coração um procedimento acessível.
1 Tecido do mistério espacial
Há evidências de que a verdadeira realidade do espaço é uma espuma caótica. Os físicos chamam essas partículas de “espuma espacial”. Verdade seja dita, ninguém viu realmente a espuma espacial porque ela é muito pequena e, por enquanto, existe como partículas teóricas.
A espuma espacial foi prevista em 1947 por físicos holandeses que sugeriram que ela poderia ser observada pela força que exercia sobre duas placas metálicas. Partículas criam ondas. Se a espuma espacial fosse real, apenas ondas curtas poderiam existir entre as placas e, eventualmente, serem esmagadas por ondas mais longas e poderosas, empurrando o metal do lado de fora. Este chamado “Efeito Casimir” foi visto pela primeira vez em 1997. [10]
No entanto, o mundo quântico raramente é tão simples. Outro teste cronometrou dois fótons expelidos de uma explosão estelar. Se existir espuma espacial, sua densidade desaceleraria e impediria que ambos chegassem juntos a um determinado ponto.
Vários estudos sobre explosões tiveram resultados diferentes. Às vezes, os fótons chegavam juntos e, outras vezes, um ganhava a corrida. Foi como se a espuma espacial aparecesse em um experimento e desaparecesse completamente no próximo. Se esta espuma for confirmada, não só mudaria a forma como os cientistas veem a própria estrutura do espaço, mas também a da realidade.
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