Livro aborda fundamentos da eletrofiação e aplicações das nanofibras

O livro “Eletrofiação e nanofibras: fundamentos e aplicações”, disponibilizado gratuitamente, traz importantes contribuições à área científica e industrial ao desvendar os fundamentos da eletrofiação e explorar as diversas aplicações das nanofibras eletrofiadas no desenvolvimento de diferentes tecnologias para setores diversos, como meio ambiente, alimentos, medicina, fotônica e energia. Este campo dinâmico da ciência tem atraído cada vez mais a atenção de pesquisadores, engenheiros e estudantes por ser um método simples e versátil que permite a criação de fibras em escala nanométrica com potencial para diversas aplicações.

Organizado pela professora Luiza Amim Mercante, do Instituto de Química, da Universidade Federal da Bahia (UFBA), e pelo pesquisador Daniel Souza Corrêa, da Embrapa Instrumentação (São Carlos –SP), o livro publicado pela editora Atena pode ser acessado e baixado aqui. De acordo com os organizadores, a publicação chega para preencher uma lacuna na literatura brasileira, escassa de obras que abordem a técnica de eletrofiação em língua portuguesa.

Corrêa explica que a técnica de eletrofiação é um processo eletro-hidrodinâmico, no qual uma gota de uma solução, geralmente um polímero dissolvido, é eletrificada por meio da aplicação de um campo elétrico elevado – podendo atingir 30 mil volts, por exemplo – para gerar um jato, o qual passa por processos de estiramento e alongamento levando a formação de fibras, e que são depositadas em um coletor.

“Estas fibras podem ser modificadas com diferentes tipos de micro e nanomateriais, e também através de ajustes experimentais, pode-se customizar suas propriedades, em termos de morfologia, estrutura e composição química, de modo a adaptá-las para as aplicações específicas desejadas”, completa a professora Luiza Mercante.

Com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), que possibilitou a publicação da obra no formato acesso aberto (open access), 77 autores de diferentes áreas do conhecimento de mais de 20 instituições de ensino e pesquisa, reuniram em 19 capítulos amplamente ilustrados, distribuídos em 532 páginas, detalhes técnicos, procedimentos experimentais e discussões aprofundadas sobre vários aspectos da técnica de eletrofiação.

Potencial da eletrofiação

Para a professora Mônica Alonso Cotta, do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade de Campinas (Unicamp) e presidente da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais (SBPMat), responsável pelo prefácio do livro, o conteúdo não apenas capacita os leitores a compreender os princípios fundamentais da técnica de eletrofiação, mas também a explorar novos horizontes e as aplicações com os diferentes tipos de nanofibras produzidas por esta técnica.

“A integração da eletrofiação com outras tecnologias de ponta tem o potencial de revolucionar indústrias, solucionar desafios complexos e melhorar nossa qualidade de vida. Parabenizo os editores por sua notável iniciativa em compilar este extenso recurso, apresentando os fundamentos e os avanços mais recentes neste campo em constante evolução”, diz a professora Cotta.

Ela convida o leitor a embarcar na leitura pelo universo da eletrofiação, seja ele um pesquisador experiente, um aspirante a cientista ou um estudante curioso, porque o livro, segundo a professora, serve como um guia, como uma porta de entrada para estes profissionais e para quem busca entender a complexidade da eletrofiação.

Tópicos da obra

O livro é composto em capítulos que abordam desde aspectos históricos da técnica de eletrofiação, seus princípios físicos e modelagem matemática até suas inúmeras aplicações. O primeiro capítulo aborda o histórico da eletrofiação, desde as primeiras discussões sobre gotículas carregadas, por Lord Rayleigh, na segunda metade do século XIX, até o desenvolvimento de máquinas industriais. Os avanços feitos ao longo dos anos dão testemunho da evolução de configurações experimentais rudimentares para instrumentação sofisticada que permite um controle preciso sobre os parâmetros de processamento.

Os capítulos 2 e 3 fornecem uma visão abrangente, elucidando a complexa interação entre campos elétricos, parâmetros e configurações de sistemas, propriedades da solução e condições ambientais, do ponto de vista teórico como experimental e a influência nas propriedades finais das fibras produzidas.

No capítulo 4 são apresentadas diferentes técnicas físicas e químicas empregadas para examinar a morfologia, propriedades mecânicas, térmicas e composição química das fibras eletrofiadas, enquanto que no capítulo 5 é explorada a possibilidade de uso de biopolímeros, com abordagem sustentável, na fabricação de diferentes tipos de nanofibras.

No capítulo 6, os autores abordam o uso de hidrogéis contendo fibras eletrofiadas para aplicações em liberação controlada, enquanto o uso destas nanofibras em engenharia de tecidos é abordado no capítulo 7 e de curativos inteligentes para o tratamento de feridas no capítulo 8.

Os benefícios da técnica de eletrofiação para aplicações no meio ambiente e remediação ambiental também são discutidos no livro, através de novos elementos filtrantes para ar e membranas destinados à remoção de poluentes em meios líquidos, abordados no capítulo 9 e 10, respectivamente. Já nos capítulos 11 e 12 são apresentadas as aplicações de fibras eletrofiadas em processos fotocatalíticos para degradação de contaminantes e em sensores químicos para detecção de analitos de interesse ambiental. As fibras eletrofiadas para biofixação de CO2 em cultivos de microalgas são abordadas no capítulo 13, enquanto o capítulo 14 discute o desenvolvimento de nanofibras para utilização em embalagens inteligentes e ativas para alimentos

Novos campos

De acordo com os organizadores do livro, as fibras eletrofiadas estão se mostrando plataformas potenciais para aplicações em células solares, discutidas no capítulo 15; geração e armazenamento de energia no capítulo 16, enquanto o capítulo 17 apresenta os avanços na utilização de nanofibras eletrofiadas em dispositivos vestíveis que impactam, principalmente a área da saúde, com sistemas de monitoramento remoto de indicadores de saúde e uso em dispositivos do tipo pele eletrônica.

No capítulo 18 são descritas técnicas de processamento de nanofibras com laser para confecção de novos dispositivos fotônicos e biomédicos. Os autores finalizam a discussão no capítulo 19, no qual abordam técnicas para produção de nanofibras, utilizando a eletrofiação e técnicas similares, em larga escala, de modo a aumentar sua utilização em escala indústria nas diversas áreas.

“A nossa expectativa é que o livro possa ser uma ferramenta útil para ensino de estudantes de graduação e pós-graduação das áreas de ciência e engenharia de materiais, física, química, e outras áreas correlatas, além de profissionais da indústria, interessados nas temáticas de eletrofiação e nanofibras eletrofiadas, que poderão usufruir dos conhecimentos abordados no livro de forma gratuita e didática“, diz o pesquisador Corrêa, atual chefe de P&D da Embrapa Instrumentação.

Fonte: Embrapa Instrumentação