Micromotor a água faz tecelagem e microfabricação

Motor a redemoinho de água

Gerar rotações controladas de forma confiável tornou-se uma exigência fundamental com o desenvolvimento das chamadas tecnologias microfluídicas, famosas por viabilizarem a criação dos biochips, microlaboratórios e tecnologias biomédicas associadas, mas cuja utilidade vai muito além, da remoção do calor dos computadores à geração de energia por meio da fotossíntese artificial.

As técnicas mais usadas incluem sistemas de propulsão química, que se desgastam muito rapidamente, e sistemas elétricos ou magnéticos, que exigem configurações complexas.

Agora, Zhe Li e colegas da Alemanha e da China descobriram que dá para fazer tudo de modo mais simples e robusto, usando apenas a correnteza na superfície da água: A equipe demonstrou que apenas o fluxo da água é suficiente para girar um objeto flutuante em uma direção fixa.

Acontece que isso é muito mais versátil do que se pensava inicialmente: A equipe essencialmente criou um micromotor movido a água, que poderá ser usado em técnicas de microfabricação dos mais diversos tipos – a equipe demonstrou o potencial do seu motor usando-o para tecelagem.

“Conseguimos demonstrar que o movimento em pequena escala pode ser controlado inteiramente sem química, eletricidade ou campos magnéticos, dependendo unicamente das forças que atuam na superfície da água. Isso abre um caminho simples e versátil para a montagem de estruturas ultrafinas de forma direcionada,” disse o professor Jan Korvink, do Instituto de Tecnologia Karlsruhe.

Velocidade determina direção

A mágica toda está em um componente impresso em 3D com um canal espiral, que se mostrou capaz de manter um pequeno objeto na superfície da água sem contato, dispensando buchas, rolamentos ou outros componentes.

Quando o componente se move lentamente para cima e para baixo, o objeto apenas oscila para frente e para trás, sem rotação. Quando ele atinge uma velocidade crítica, no entanto, começam a se formar pequenos vórtices, alterando o equilíbrio do conjunto, fazendo com que o objeto comece lentamente a girar na mesma direção, de modo parecido uma catraca, e então indo cada vez mais rápido.

“Na simulação, conseguimos rastrear com precisão como o fluxo quebra a simetria do movimento em velocidades mais altas. É precisamente essa quebra de simetria que transforma um movimento de vaivém em uma rotação direcionada,” disse o professor Yongbo Deng.