Pode chamar-se um achado de choque. Revestir materiais plásticos ou de borracha com antioxidantes como a vitamina E impede a acumulação de carga estática na superfície do polímero, os químicos relatam hoje. A descoberta poderia ser uma solução barata para problemas como o pó agarrado ao plástico, os choques eléctricos estáticos, ou as faíscas que danificam os circuitos televisivos e fritam as placas-mãe dos computadores.
As crianças podem divertir-se com a electricidade estática – quando esfregam balões nos seus cabelos, a borracha e o cabelo colam-se devido à atracção entre as partículas carregadas transferidas. Mas a carga estática que se acumula em componentes industriais, tais como filtros plásticos de combustível em automóveis ou no interior de peças semicondutoras, pode levar a faíscas eléctricas potencialmente perigosas e a uma acumulação de poeira.
O puzzle com electricidade estática, explica Bartosz Grzybowski, um químico físico da Universidade Northwestern em Evanston, Illinois, que embora as partículas carregadas devam repelir-se umas às outras quando aterram numa superfície isolante, fazendo com que se espalhem uniformemente por um material e vazem de volta para o ar, na realidade formam tufos estáveis e de longa duração. Isto leva à acumulação de grandes quantidades de carga estática fortemente confinada, suficiente para descarregar abruptamente quando um caminho condutor se torna disponível: por exemplo, disparar através de um corpo humano para uma grade metálica, ou faísca através do ar como um relâmpago miniatura.
Tratamento de vitaminas
A equipa do Grzybowski relata em Science que resolveu o mistério. Os investigadores examinaram ao microscópio os padrões de carga eléctrica e magnética criada quando partículas carregadas aterram em superfícies de polímeros. Descobriram que as partículas carregadas são estabilizadas por radicais – moléculas reactivas com electrões de reserva, não ligados, que se formam quando as ligações químicas são quebradas numa superfície. Os radicais partilham parte da carga da carga eléctrica; sem eles, as partículas carregadas não seriam capazes de se aglomerar de forma tão apertada. A resposta, diz a equipa, é aplicar revestimentos de superfície que reagem quimicamente com os radicais, limpando-as. Tais revestimentos poderiam incluir vitamina E, entre outros antioxidantes baratos e não tóxicos. Alguns destes químicos já são, de facto, adicionados às misturas a partir das quais os polímeros são feitos, a fim de remover os radicais formados quando a luz ultravioleta danifica o plástico – mas não têm sido utilizados como revestimentos anti-estáticos.
Os investigadores provaram o seu caso utilizando soluções de removedores radicais para revestir polímeros comuns, tais como contas de poliestireno. Com certeza, após terem sido sacudidos para ganharem carga estática, os grânulos revestidos derramam a sua electricidade estática em minutos. Os cientistas também utilizaram o seu revestimento anti-estático para proteger um componente transistor, mostrando que este permanecia intacto quando as partículas carregadas eram disparadas por uma pistola de iões. “É realmente incrível que a resposta seja tão simples”, diz Grzybowski.
p>Outros investigadores contactados pela Natureza acharam o trabalho excitante. O verdadeiro avanço é o discernimento das causas fundamentais da electricidade estática, diz Michael Dickey, que investiga nanoelectrónica na Universidade Estatal da Carolina do Norte em Raleigh. “É muito inteligente na simplicidade de abordar um problema antigo”, acrescenta ele.
O tratamento dos efeitos da electricidade estática é “um problema muito grande na indústria”, diz Fred Roska, um investigador da 3M em Saint Paul, Minnesota. Ele acrescenta que simplesmente encontrar formas de fornecer partículas carregadas que neutralizam a carga estática acumulada nos polímeros durante o fabrico de semicondutores, por exemplo, é um mercado de mil milhões de dólares. As empresas industriais também lidam com electricidade estática modificando os materiais que utilizam: ou cobrindo polímeros com água ou revestimentos de gel através dos quais a carga pode dissipar-se, ou inserindo tiras condutoras de metal ou nanotubo de carbono numa mistura de polímeros para fornecer um caminho para que a carga estática se desvaneça.
Mas estas soluções envolvem concessões, diz Grzybowski, tais como tornar um plástico mais condutor, e não abordam a causa subjacente da acumulação de estática. E ele pensa que os revestimentos antioxidantes provarão ser uma solução mais barata. Diz que patenteou a descoberta e espera licenciá-la a empresas como a 3M e a Dow.
p> Este artigo é reproduzido com a permissão da revista Nature. O artigo foi publicado pela primeira vez a 19 de Setembro de 2013.