No reino da natureza, existe uma espécie de aranha, conhecida como a Argyroneta Aquatica, que desafia a lógica ao viver sua vida inteira debaixo d’água, mesmo possuindo pulmões adaptados apenas para a respiração de oxigênio atmosférico. Raramente, essa aranha emerge à superfície apenas para capturar o ar vital.
[Ilustração: Alexander B. Tesler]”
Durante décadas, cientistas têm tentado replicar esse efeito protetor em busca de aplicações práticas. A criação de superfícies superhidrofóbicas poderia prevenir a corrosão em oleodutos e plataformas de petróleo, impedir o crescimento bacteriano e a aderência de organismos marinhos em navios, além de combater incrustações químicas e outros efeitos prejudiciais dos líquidos nas superfícies.
No entanto, os plastrões biomiméticos desenvolvidos até agora eram notoriamente instáveis debaixo d’água, mantendo as superfícies secas por apenas algumas horas em ambiente laboratorial.
Agora, uma equipe internacional de pesquisadores da Alemanha, EUA e Finlândia alcançou um marco ao criar um plastrão superhidrofóbico estável, mantendo-se funcional por meses em condições subaquáticas. Embora a aplicação em grande escala em estruturas petrolíferas e navios exija uma durabilidade de anos, esse avanço já possui inúmeras aplicações práticas, principalmente na área da biomedicina.
A professora Joanna Aizenberg, da Universidade de Harvard, nos EUA, destacou a fascinante área da pesquisa em materiais bioinspirados, que continua a nos presentear com soluções sofisticadas encontradas na natureza. Ela enfatizou como essas descobertas podem levar ao desenvolvimento de superfícies que permanecem superhidrofóbicas mesmo debaixo d’água.”
Um dos principais desafios associados aos plastrões, como aquele encontrado na aranha-de-água, é que sua formação requer superfícies ásperas, como os pelos dessa aranha. No entanto, essa rugosidade torna a superfície vulnerável a perturbações mecânicas, como variações de temperatura, pressão ou defeitos microscópicos na fabricação.
Recentemente, uma equipe de pesquisadores conseguiu identificar diversos parâmetros críticos, incluindo a textura superficial, a hidrofobicidade das moléculas da superfície, a extensão do plastrão e os ângulos de contato. Esses parâmetros, combinados com princípios termodinâmicos, permitiram determinar com precisão a estabilidade de um plastrão de ar.
Empregando esse conhecimento e uma técnica de fabricação simplificada, os cientistas desenvolveram uma superfície aerofílica feita de uma liga de titânio de baixo custo. O resultado foi um plastrão de longa duração, que conseguiu manter a superfície seca por um período significativamente maior em comparação com experimentos anteriores. Surpreendentemente, a estabilidade alcançada superou até mesmo a dos plastrões encontrados em espécies vivas.
Alexander Tesler, responsável pelos experimentos, destacou que esse avanço não apenas resultou na criação de uma nova categoria de superfícies superhidrofóbicas altamente repelentes e incrivelmente duráveis, mas também abriu caminho para replicar esse sucesso com materiais diversos em futuras pesquisas.
Testes e Potenciais Aplicações do Material Superhidrofóbico
Para comprovar a excepcional estabilidade do novo material, os cientistas submeteram-no a uma série de testes rigorosos. Eles o dobraram, torceram, expuseram a jatos de água quente e fria, e até mesmo o submeteram a abrasão com areia e aço, na tentativa de comprometer sua superfície aerofílica. Surpreendentemente, após esses testes, as amostras mantiveram sua integridade e conseguiram resistir submersas em água por incríveis 208 dias, assim como a diversos mergulhos em líquidos de diferentes densidades, incluindo sangue.
Em experimentos práticos, essa superfície superhidrofóbica demonstrou uma notável capacidade de inibir o crescimento de bactérias E.coli e a adesão de cracas à sua superfície, além de eliminar completamente a fixação de mexilhões.
Embora a equipe continue trabalhando para aprimorar ainda mais a durabilidade do material a níveis adequados para aplicações industriais, seus esforços estão direcionados para o campo biomédico. Nesse contexto, o material pode ser empregado para reduzir o risco de infecções pós-cirúrgicas ou como implantes biodegradáveis, como stents, oferecendo perspectivas promissoras para o avanço da medicina.
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