A inusitada e surpreendente biologia dos poraquês, peixes que caçam suas presas, protegem-se de predadores e se comunicam com outros membros da espécie por meio de descargas elétricas, serviu de inspiração para um grupo de pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State), nos Estados Unidos. Eles criaram uma bateria biocompatível, flexível e não tóxica com o potencial de fornecer energia para pequenos aparelhos médicos e dispositivos vestíveis, que ficam próximos ao corpo humano.
A equipe recorreu a uma técnica de fabricação de última geração, conhecida como deposição por centrifugação (spin coating), para sobrepor diferentes tipos de hidrogel – um material rico em água capaz de conduzir eletricidade – seguindo um padrão específico que mimetiza os processos iônicos que permitem a esses peixes gerar eletricidade.
“Os eletrócitos dos poraquês são células ultrafinas capazes de gerar mais de 600 volts de eletricidade em uma curta descarga”, afirmou, em comunicado à imprensa, o engenheiro mecânico Joseph Najem, da universidade norte-americana e um dos integrantes da equipe. “Essas células atingem densidades de potência muito elevadas, o que significa que conseguem produzir muita energia a partir de volumes reduzidos [de eletrócitos].”
Outros grupos de pesquisa já haviam tentado criar baterias bioinspiradas em peixes-elétricos, mas, segundo Najem, os protótipos desenvolvidos até então eram pouco potentes e necessitavam de um suporte físico para funcionar – o que não ocorre com a bateria criada na Penn State. “Até onde sabemos, esta é a primeira fonte de energia totalmente contida em hidrogel que não necessita de qualquer suporte externo”, declarou.
Ao recorrer à técnica de deposição por centrifugação, o grupo produziu quatro diferentes tipos de hidrogel extremamente finos, cada um com 20 micrômetros de espessura, uma fração da largura de um fio de cabelo. Essa geometria, conforme os pesquisadores, diminui a resistência interna do material, o que é fundamental para gerar uma potência elevada e, ao mesmo tempo, manter a flexibilidade e a resistência mecânica do dispositivo.
De acordo com artigo publicado no periódico científico Advanced Science, o protótipo atingiu uma densidade de potência instantânea de cerca de 44 quilowatts por metro cúbico (kW/m³), suficiente para alimentar dispositivos como sensores médicos implantados, controladores de robótica flexível e eletrônicos vestíveis. A adição de glicerol na composição química permitiu que as fontes de energia em hidrogel permanecessem funcionais em temperaturas de até -80°C.
Os próximos desafios dos autores da pesquisa são elevar a densidade de potência e a eficiência de recarga dos hidrogéis e explorar a capacidade de autorrecarga do novo material, de acordo com o comunicado distribuído à imprensa.