Um processo biomimético para produzir fibras macias para têxteis inteligentes

1º de agosto de 2023 | Por Gerald Ondrey

Para que os têxteis inteligentes funcionem de forma eficaz, eles precisam ser fortes, elásticos e eletricamente condutores. No entanto, fabricar fibras que possuam essas três propriedades tem sido um desafio.

Inspirando-se na forma como as aranhas tecem seda para fazer teias, uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um método de produção de fibras macias que possuem essas três propriedades principais. O estudo - liderado pelo professor assistente Tan Swee Ching do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Faculdade de Design e Engenharia da Universidade Nacional de Cingapura (NUS; www.nus.sg) - foi relatado em uma edição recente da Nature Electronics.

Os métodos convencionais de fiação para fabricar fibras sintéticas requerem alta pressão, alta entrada de energia, grandes volumes de produtos químicos e equipamentos especializados. Além disso, as fibras resultantes têm tipicamente funções limitadas. Em contraste, o processo de fiação da seda de aranha forma fibras fortes e versáteis à temperatura e pressão ambientes. Foram identificadas duas etapas únicas na formação da seda da aranha que a equipe poderia imitar. A primeira é a transformação de uma solução proteica altamente concentrada (dope de seda) em um fio de fibra. A segunda etapa identificada foi que o arranjo das proteínas dentro da droga muda quando desencadeado por fatores externos para ajudar a separar a porção líquida da seda, deixando as fibras de seda sólidas. A equipe recriou as duas etapas e desenvolveu um novo processo de fiação conhecido como abordagem de fiação ambiente habilitada para separação de fases (PSEA).

As fibras macias foram fiadas a partir de uma solução de gel viscoso composta de poliacrilonitrila (PAN) e íons de prata (PANSion) dissolvidos em dimetilformamida. Quando o gel é puxado e girado em condições ambientais, a fibra macia se forma. Quando expostas ao ar, as moléculas de água no ar fazem com que a porção líquida do gel se separe da porção sólida do gel – um fenômeno conhecido como efeito de separação de fases induzido por vapor não solvente. As gotículas são simplesmente removidas pela gravidade.