Inovador material nanoestruturado recolhe água do ar sem esforço energético

Uma nova pesquisa, publicada na revista Science Advances, revelou uma classe inovadora de materiais nanoestruturados com a capacidade de extrair água do ar, armazená-la em poros e libertá-la de forma passiva, sem a necessidade de fontes de energia externas. Este avanço poderá ser crucial para a captação de água em áreas áridas e para a construção de dispositivos destinados a arrefecer estruturas e componentes eletrónicos através da evaporação.

O professor Daeyeon Lee, da Universidade da Pensilvânia, explica como a descoberta começou: “Estávamos a trabalhar em outro projeto com nanoporos hidrófilos e polímeros hidrófobos, quando um antigo estudante de doutoramento, Bharath Venkatesh, notou o surgimento inesperado de gotículas de água em um dos materiais que testávamos.”

Este incidente levou a equipa a investigar um novo material nanoporoso anfifílico, combinando componentes que atraem e repelem água, resultando numa estrutura que não só capta a humidade do ar, mas também a expeli de forma eficiente.

Tradicionalmente, a condensação de água requer temperaturas mais baixas ou altos níveis de humidade. Os métodos clássicos de recolha utilizam energia para resfriar superfícies ou formar neblina, enquanto o sistema desenvolvido por Lee e Patel desafia essa lógica. Em vez de arrefecer, o material utiliza a condensação capilar, permitindo a captura de vapor de água mesmo em ambientes com baixa humidade.

Inicialmente, a equipa pensava que a acumulação de água na superfície se devia a artefactos experimentais, como um gradiente de temperatura. No entanto, ao aumentar a espessura do material, notaram que a quantidade de água acumulada crescia, evidenciando que as gotículas se formavam a partir do interior do material e não apenas na superfície.

O mais impressionante é que as gotículas mantinham-se estáveis por longos períodos, contrariando as expectativas termodinâmicas de que evaporariam rapidamente. A pesquisa resultou num material que equilibra nanopartículas que atraem água e plásticos repelentes, criando uma película única com essas propriedades.

“Descobrimos a solução ideal”, afirmou Lee. As gotículas ficam ligadas a reservatórios ocultos nos poros, continuamente reabastecidos com vapor de água, estabelecendo um ciclo de feedback. Produzidos com polímeros comuns e nanopartículas através de métodos escaláveis, esses materiais podem ser aplicados em dispositivos de captação de água para áreas secas, superfícies para arrefecimento de dispositivos eletrónicos ou revestimentos inteligentes que respondem à umidade do ambiente.