Questões de Português - Pontuação para Concurso
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Asas de borboleta inspiram músculos artificiais e produzem eletricidade
A quitina é um polímero orgânico que é o principal componente das carapaças dos artrópodes, como crustáceos, alguns insetos e até das asas das borboletas. E o caso das borboletas é interessante como fonte de inspiração porque elas apresentam mudanças estruturais que podem ser copiadas para aplicações práticas. O professor Fernandez descobriu, também, que podem ser usadas para produzir eletricidade.
Assim que uma borboleta emerge do seu casulo, no estágio final da metamorfose, ela abre lentamente as asas, para que elas possam secar. O material quitinoso fica desidratado, enquanto o sangue bombeado pelas veias do inseto produz forças que reorganizam as moléculas da quitina, para que ela adquira a resistência e a rigidez únicas necessárias para o voo. E foi essa combinação natural de forças, movimento da água e organização molecular que mostrou agora a possibilidade de criação de atuadores mecânicos e para gerar energia.
"Nós demonstramos que, mesmo após serem extraídos de fontes naturais, os polímeros quitinosos mantêm sua capacidade natural de vincular diferentes forças, organização molecular e conteúdo de água para gerar movimento mecânico e produzir eletricidade, sem a necessidade de uma fonte de energia externa ou sistema de controle," disse Fernandez.
Músculos artificiais de quitina
A demonstração foi feita a partir de quitina extraída de cascas de camarão descartadas, que foi transformada em filmes com cerca de 130 micrômetros de espessura.
Ao estudar os efeitos de forças externas nesses filmes quitinosos, com foco nas mudanças na organização molecular, teor de água e propriedades mecânicas, os pesquisadores observaram que, semelhante ao desdobramento das asas das borboletas, esticar os filmes força uma reorganização em sua estrutura cristalina - as moléculas ficaram mais compactadas e o teor de água diminuiu.
Para demonstrar a aplicabilidade dos filmes, a equipe usou-os para criar músculos artificiais, que foram então montados em uma mão robótica. Controlando a concentração de água intermolecular dos filmes, por meio de mudanças ambientais e processos bioquímicos, o material gerou força suficiente para que a mão apresentasse um movimento de preensão impressionante, com uma força equivalente a 18 quilogramas - mais da metade da força de preensão média de um adulto.
Diferente da natureza inerte dos polímeros sintéticos, os filmes de quitina reorganizados podem se distender e contrair autonomamente em resposta a mudanças de umidade no ambiente, imitando a forma como alguns insetos adaptam sua casca a diferentes situações. Essa capacidade nativa permitiu que os filmes quitinosos levantassem verticalmente objetos pesando mais de 4,5 quilos.
A capacidade de produzir essa força por meios bioquímicos indica o potencial de uso dos filmes quitinosos para integração em sistemas biológicos, com aplicações biomédicas, como próteses e implantes médicos.
Filmes de quitina produzem eletricidade
Em outra demonstração, a equipe mostrou que a resposta do material às mudanças de umidade pode ser usada para extrair energia das oscilações ambientais e convertê-la em eletricidade, criando mais uma opção para a colheita de energia, um conceito para alimentação de pequenos aparelhos e sensores que hoje vem sendo dominado pelos nanogeradores triboelétricos.
Ao anexar os filmes a um material piezoelétrico, o movimento mecânico dos filmes em resposta às mudanças de umidade no ambiente foi convertido em correntes elétricas suficientes para alimentar pequenos eletrônicos, como os usados na internet das coisas.
A quitina é o segundo polímero orgânico mais abundante na natureza - depois da celulose - e faz parte de todos os ecossistemas, podendo ser obtido de forma rápida e sustentável de vários organismos ou mesmo de resíduos urbanos.
"A quitina é usada para muitas funções complexas na natureza, desde a composição das asas dos insetos até a formação das conchas protetoras duras dos moluscos, e tem aplicação direta na engenharia. Nossa capacidade de entender e usar a quitina em sua forma nativa é fundamental para permitir novas aplicações de engenharia e desenvolvê-las dentro de um paradigma de integração ecológica e baixo consumo de energia," concluiu Fernandez.
Retirado e adaptado de: INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Asas de borboleta inspiram músculos artificiais e produzem eletricidade. Inovação tecnológica. Disponível em: inaaviraamusscuooariicaa-produz -eeerciddadee&&d==0100116023080444 o=quitina-vira-musculo-artificial-produz-eletricidade&id=010160230804 Acesso em: 08 ago., 2023.
Nossas contemplações mais despretensiosas do Cosmos nos induzem — há um calafrio na espinha, uma perda de voz, uma sensação de vazio, como em uma memória distante, de uma queda a grande altura. Sentimos que estamos próximos do maior dos mistérios.
O tamanho e a idade do Cosmos estão além da compreensão humana. Perdido em algum local entre a imensidão e a eternidade, está o nosso diminuto lar planetário. Sob uma perspectiva cósmica, a maioria dos objetivos humanos parece insignificante, até mesmo mesquinha, embora nossa espécie seja jovem, curiosa e corajosa, e encerre grandes esperanças. Nos últimos milênios fizemos descobertas assombrosas e inesperadas sobre o Cosmos e sobre o nosso lugar nele, explorações que anseiam ser consideradas. Elas nos lembram de que os seres humanos evoluíram para perguntar sobre si mesmos, que compreender é uma alegria, que conhecimento é um prérequisito para sobreviver. Acredito que o nosso futuro dependa de quanto saibamos sobre este Cosmos no qual flutuamos como uma partícula de poeira em um céu matutino.
Estas explorações requerem ceticismo e imaginação, que, com frequência, nos transporta a mundos que nunca existiram, mas sem ela não vamos à parte alguma. O ceticismo nos permite distinguir a fantasia do fato, para testar nossas especulações. O Cosmos é rico, além das previsões, em fatos graciosos, em inter-relações estranhas, em engenhos sutis do terror.
As dimensões do Cosmos são tão grandes que, se utilizássemos as unidades de distância familiares, como metros ou milhas, escolhidas pela sua utilidade na Terra, fariam pouco sentido. Medimos, então, as distâncias com a velocidade da luz. Em um segundo, um raio de luz percorre 186.000 milhas, aproximadamente 300.000 quilômetros ou sete voltas em torno da Terra; em oito minutos ele viaja do Sol à Terra. Podemos dizer que o Sol está a oito minutos-luz de distância. Em um ano ele atravessa perto de dez trilhões de quilômetros, cerca de seis trilhões de milhas de espaço. Esta unidade de comprimento, a distância que a luz percorre em um ano, é chamada ano-luz. Mede não o tempo, mas distâncias — distâncias enormes.
Carl Sagan. Adaptado.
Nossas contemplações mais despretensiosas do Cosmos nos induzem — há um calafrio na espinha, uma perda de voz, uma sensação de vazio, como em uma memória distante, de uma queda a grande altura. Sentimos que estamos próximos do maior dos mistérios.
O tamanho e a idade do Cosmos estão além da compreensão humana. Perdido em algum local entre a imensidão e a eternidade, está o nosso diminuto lar planetário. Sob uma perspectiva cósmica, a maioria dos objetivos humanos parece insignificante, até mesmo mesquinha, embora nossa espécie seja jovem, curiosa e corajosa, e encerre grandes esperanças. Nos últimos milênios fizemos descobertas assombrosas e inesperadas sobre o Cosmos e sobre o nosso lugar nele, explorações que anseiam ser consideradas. Elas nos lembram de que os seres humanos evoluíram para perguntar sobre si mesmos, que compreender é uma alegria, que conhecimento é um prérequisito para sobreviver. Acredito que o nosso futuro dependa de quanto saibamos sobre este Cosmos no qual flutuamos como uma partícula de poeira em um céu matutino.
Estas explorações requerem ceticismo e imaginação, que, com frequência, nos transporta a mundos que nunca existiram, mas sem ela não vamos à parte alguma. O ceticismo nos permite distinguir a fantasia do fato, para testar nossas especulações. O Cosmos é rico, além das previsões, em fatos graciosos, em inter-relações estranhas, em engenhos sutis do terror.
As dimensões do Cosmos são tão grandes que, se utilizássemos as unidades de distância familiares, como metros ou milhas, escolhidas pela sua utilidade na Terra, fariam pouco sentido. Medimos, então, as distâncias com a velocidade da luz. Em um segundo, um raio de luz percorre 186.000 milhas, aproximadamente 300.000 quilômetros ou sete voltas em torno da Terra; em oito minutos ele viaja do Sol à Terra. Podemos dizer que o Sol está a oito minutos-luz de distância. Em um ano ele atravessa perto de dez trilhões de quilômetros, cerca de seis trilhões de milhas de espaço. Esta unidade de comprimento, a distância que a luz percorre em um ano, é chamada ano-luz. Mede não o tempo, mas distâncias — distâncias enormes.
Carl Sagan. Adaptado.
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