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TECNOLOGIA

Alto-falante quase invisível

Pesquisadores de Harvard criam caixa de som transparente para demostrar o potencial de uma nova classe de condutores. A técnica pode ter inúmeras aplicações, como a fabricação de janelas com isolamento acústico e telas de smartphones que emitem som

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postado em 06/09/2013 11:44

Roberta Machado

À primeira vista, a leve deformação da imagem no monitor faz parecer que a tela do computador está em baixo d’água, ou que algum efeito visual foi aplicado à página do YouTube. Um olhar mais atento, no entanto, revela que as curvas transparentes que modificam a luz emitida pelo computador (imagem ao lado) são um objeto sólido — ou, melhor, um equipamento eletrônico. O disco fantasmagórico é na verdade um alto-falante com qualidade equivalente a muitos equipamentos de visual menos futurista.

A invenção transparente é a primeira demonstração prática de uma nova tecnologia eletrônica desenvolvida da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos. O acessório translúcido, descrito semana passada na revista Science, foi construído com condutores iônicos, um modelo que dispensa o uso dos fios metálicos tão comuns em aparelhos eletrônicos. “Fizemos um hidrogel, combinando água com uma rede de polímeros. A água permite a condução iônica, e a rede de polímero fornece a forma sólida. Nosso hidrogel é mais ou menos como uma gelatina, mas é mais esticável”, descreve Zhigang Suo, professor da Escola de Engenharia de Harvard e um dos autores do projeto.

 A receita do alto-falante usa materiais comuns e de baixo custo: uma fina camada de borracha transparente serve de recheio para um sanduíche com duas fatias de hidrogel feito com uma mistura de água e sal. O sinal elétrico une as extremidades de cargas opostas, contraindo o miolo de borracha e expandindo o material de acordo com a frequência aplicada.

 “O que acontece é que, se aplicarmos voltagem, as cargas elétricas de polaridades opostas vão se acumular em cada camada de hidrogel e, então, você tem uma atração, uma força eletroestática. Como a borracha não muda, a deformação expande a área”, explica Christoph Keplinger, pesquisador de Harvard e coautor do trabalho. “E, se você desliga a voltagem de novo, a força elástica da borracha faz o dispositivo retornar à configuração original”, aponta o químico. O modelo também foi testado em um fio na forma de coração, que aumentava quando a voltagem era aplicada sobre ele, e voltava a se contrair assim que a energia era cortada.

 Problema superado
Até então, esse tipo de tecnologia era mal vista pelos cientistas, por ter usos bastante limitados. Além de sofrer mudanças eletroquímicas quando carregados de eletricidade, os materiais iônicos também tinham um desempenho inferior ao dos ágeis elétrons em fios de cobre. “O transporte iônico é baseado no movimento de íons, então o envio de carga também envolve o transporte de massa física. O modelo eletrônico é baseado no movimento de elétrons, que essencialmente não tem massa”, compara John Rogers, do Departamento de Ciência de Materiais e Engenharia da Universidade de Illinois, que não participou do estudo.

 A técnica criada em Harvard, no entanto, supera esses problemas ao utilizar a borracha como isolante. Em vez de manter um fluxo contínuo de elétrons como em um fio, a carga somente redistribui os íons numa velocidade de até milhares de vezes por segundo. O modelo de sanduíche ainda funciona sob altas voltagens (além dos 10 kilovolts) e grandes frequências (acima de 10 kilohertz), duas características necessárias para o funcionamento de muitos dispositivos. As vantagens superam algumas características até mesmo dos eletrônicos flexíveis feitos de materiais tradicionais. Fios metálicos especiais perdem resistividade quando esticados, o que não acontece com o hidrogel iônico.

 Outro ponto que chama a atenção é o visual transparente, que permite a fabricação de dispositivos com novo design e diferentes funções. “Imagine isso colocado em frente a uma tela de um smartphone sensível ao toque, e você pode ter duas funções: produzir som pela camada transparente e, adicionalmente, usar uma estrutura na frente da tela e criar algo como uma vibração que está apenas em parte da tela, em vez de tremer todo o dispositivo”, descreve Keplinger. A tecnologia poderia ser aplicada em televisores ou até mesmo em janelas, como um sistema de isolamento de som.

Biocompatível
As propriedades flexíveis dos condutores iônicos também encontraram aplicação em próteses ou implantes médicos, que exigem materiais tão macios quanto a pele e os órgãos humanos. “Se você pensar bem, condutores extensíveis são como nervos artificiais: eles têm a mesma função. Aliás, os nervos de verdade são feitos de condutores iônicos”, aponta Zhigang Suo. Uma das possibilidades está nos sensores bioeletrônicos, já que o sistema pulsante também funciona de forma inversa. Assim como a estrutura se contrai quando recebe cargas elétricas, ela pode transmitir um sinal como resposta a uma deformação.
Os possíveis usos para os condutores iônicos só dependem, afirmam os pesquisadores, do interesse e da criatividade de fabricantes. O modelo segmentado criado pelos norte-americanos poderia ser usado com diversas combinações de materiais compatíveis com diferentes funções e de durabilidade e eficiência diferentes. O grupo já procura investidores para aplicar os condutores transparentes em projetos comerciais. Além de alto-falantes, a tecnologia também pode ser aplicada em lentes fotográficas adaptáveis.

“Fizemos um hidrogel, combinando água com uma rede de polímeros. A água permite a condução iônica, e a rede de polímero fornece a forma sólida”
 Zhigang Suo, professor da Escola de Engenharia de Harvard
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