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Jan 17, 2024

Pele de lula inspira novas “janelas líquidas” para maior economia de energia

Jennifer Ouellette - 2 de fevereiro de 2023 21h01 UTC A lula e vários outros cefalópodes podem mudar rapidamente as cores de sua pele, graças à estrutura única dessa pele. Engenheiros da Universidade de

Jennifer Ouellette - 2 de fevereiro de 2023, 21h01 UTC

A lula e vários outros cefalópodes podem mudar rapidamente as cores da pele, graças à estrutura única dessa pele. Engenheiros da Universidade de Toronto inspiraram-se na lula para criar um protótipo de “janelas líquidas” que podem alterar o comprimento de onda, a intensidade e a distribuição da luz transmitida através dessas janelas, economizando assim substancialmente nos custos de energia. Eles descreveram seu trabalho em um novo artigo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Os edifícios usam muita energia para aquecer, resfriar e iluminar os espaços dentro deles”, disse o coautor Raphael Kay. “Se pudermos controlar estrategicamente a quantidade, o tipo e a direção da energia solar que entra em nossos edifícios, poderemos reduzir enormemente a quantidade de trabalho que solicitamos aos aquecedores, refrigeradores e luzes.” Kay gosta de pensar nos edifícios como organismos vivos que também possuem “pele”, ou seja, uma camada externa de fachadas e janelas externas. Mas estas características são em grande parte estáticas, limitando o quanto o “sistema” do edifício pode ser otimizado em condições ambientais variáveis.

Instalar persianas que possam abrir e fechar é um meio grosseiro de aliviar a carga nos sistemas de iluminação e aquecimento/resfriamento. Janelas eletrocromáticas que alteram sua opacidade quando uma tensão é aplicada são uma opção mais sofisticada. Mas, segundo Kay, esses sistemas são caros e possuem processos de fabricação complicados e uma gama limitada de opacidades. Nem é possível sombrear uma parte da vidraça e não outra.

Então eles buscaram inspiração na natureza. No ano passado, os engenheiros de Toronto construíram um sistema com conjuntos de células optofluídicas inspiradas em artrópodes marinhos, como o krill, os caranguejos e peixes como a tilápia, que podem dispersar e recolher grânulos de pigmento na pele para mudar a sua cor e tonalidade. Essas células protótipo consistiam em uma fina camada de óleo mineral entre duas folhas transparentes de plástico. Injetar um pouco de água contendo um pigmento ou corante através de um tubo conectado ao centro da célula cria um florescimento de cor. O formato do florescimento está vinculado à vazão, que pode ser controlada por uma bomba digital. Uma taxa de fluxo baixa produz flores circulares; taxas de fluxo mais rápidas criam padrões de ramificação intrincados:

A pele da lula é translúcida e apresenta uma camada externa de células pigmentares chamadas cromatóforos, que controlam a absorção de luz. Cada cromatóforo está ligado a fibras musculares que revestem a superfície da pele, e essas fibras, por sua vez, estão conectadas a uma fibra nervosa. É simples estimular esses nervos com pulsos elétricos, fazendo com que os músculos se contraiam. E como os músculos puxam em direções diferentes, a célula se expande, junto com as áreas pigmentadas, mudando de cor. Quando a célula encolhe, o mesmo ocorre com as áreas pigmentadas.

Abaixo dos cromatóforos, existe uma camada separada de iridóforos. Ao contrário dos cromatóforos, os iridóforos não são baseados em pigmentos, mas são um exemplo de cor estrutural, semelhante aos cristais nas asas de uma borboleta, exceto que os iridóforos da lula são dinâmicos e não estáticos. Eles podem ser ajustados para refletir diferentes comprimentos de onda de luz. Um artigo de 2012 sugeriu que essa cor estrutural dinamicamente ajustável dos iridóforos está ligada a um neurotransmissor chamado acetilcolina. As duas camadas trabalham juntas para gerar as propriedades ópticas únicas da pele de lula.