Pesquisadores da Montana Tech patentearão nova tecnologia de nanofabricação #ÚltimasNotícias

MISSOULA, Mont. — Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Montana anunciaram que patentearão uma nova tecnologia de fabricação que poderá ter aplicações em diversos setores.

Um novo dispositivo permite que cientistas controlem a deposição de nanofibras.

Com o dispositivo, os pesquisadores podem entrelaçar fibras e depositar nanofibras de uma forma que lembra letras.

Versão completa:

O Laboratório de Nanotecnologia da Montana Tech (MTNL) anunciou uma descoberta inovadora em nanofabricação com potenciais aplicações em uma ampla variedade de indústrias.

Por meio da invenção de um novo dispositivo, os pesquisadores podem exibir controle sobre nanofibras de uma forma que não foi feita antes. Eles descobriram que podiam tecer fibras juntas e até mesmo “escrever” e depositar materiais em padrões que imitam letras. Uma patente para o dispositivo está pendente.

O periódico revisado por pares Discover Nano publicou recentemente “Eletrofiação multiplex altamente controlada”, um artigo que detalha uma nova técnica para eletrofiação de nanofibras. O chefe do Departamento de Engenharia Mecânica, Dr. Jack Skinner, é o principal pesquisador do projeto e o pesquisador associado, e a professora assistente afiliada Jessica Andriolo é a co-pesquisadora principal. Isaac Gilfeather (BS Engenharia Mecânica ’20, MS Engenharia Geral, ’22) e o aluno de doutorado em Ciência dos Materiais Harold W. Pearson-Nadal (BS Engenharia Mecânica ’20) são coautores.

“Neste trabalho, apresentamos um método de nanofabricação que nos permite fazer pequenas estruturas de polímeros em morfologias precisas”, disse Andriolo. “Os polímeros são biocompatíveis e flexíveis e têm aplicações que variam de biomédica a energia e filtragem de membrana. O método de nanofabricação apresentado pela MTNL permite a produção de materiais e dispositivos em arquiteturas específicas para se adequar à aplicação. O trabalho mostrado neste artigo de periódico demonstra a fabricação de tapetes de nanofibras tecidas que fornecem resistência e propriedades mecânicas aprimoradas, estruturas de toro que podem ser colocadas ao redor do perímetro de objetos, entre outras morfologias de materiais complexos.”

Skinner deu uma descrição ilustrativa do que o novo dispositivo pode fazer.

“Você pode pegar fibras muito pequenas do tamanho de vírus e tecê-las como um tecido”, disse Skinner. “Isso poderia ser usado em várias aplicações, incluindo biomédica, cirúrgica, de defesa e outras indústrias comerciais.”

Gilfeather também descreveu as vantagens do novo processo de nanofabricação.

“Este sistema permite que você crie estruturas e padrões que você não conseguiria com nenhum outro sistema”, disse Gilfeather. “Além disso, normalmente você só pode depositar fibras em materiais condutores como cobre, mas com este processo, você pode depositar em qualquer material.”

É uma descoberta monumental, mas Gilfeather lembra que, no começo, ele tinha dúvidas de que daria certo. Ele disse que seu tempo no projeto foi uma experiência difícil. Sua pesquisa foi feita no auge da pandemia, sozinho no porão do Main Hall ou do Montana Tech Nanotechnology Laboratory. Sua tarefa era construir o próprio dispositivo.

“Esses foram meus verões durante a COVID”, disse Gilfeather. “Foi um momento muito difícil para mim.”

Gilfeather agora consegue olhar para trás, para aquela época, através de uma lente mais alegre.

“Estou muito orgulhoso”, disse Gilfeather. “É definitivamente a maior conquista da minha vida.”

O trabalho de Gilfeather em eletrofiação foi inspirado por um fascínio de infância.

“Quando criança, eu era obcecado por aranhas”, ele disse. “Essas nanofibras são como teias de aranha finas e sintéticas. É assim que elas se parecem. Elas são um polímero, ou teia de plástico. Elas podem ser usadas para filtros, ou como um andaime para cultivar tecidos.”

Gilfeather agora trabalha como engenheiro de pesquisa e design na indústria de dispositivos médicos e diz que suas experiências no projeto e na Montana Tech o posicionaram para ser um líder em sua área.

Skinner diz que a importância da descoberta é significativa.

“Estamos trabalhando nisso há mais de 15 anos”, disse Skinner. “Honestamente, é muito legal o que conseguimos fazer. É impressionante o quão longe levamos essa tecnologia. Não é uma tecnologia que existia antes, embora tenhamos construído sobre técnicas complementares que existiam. Levamos anos para chegar a esse ponto. Ela nos permite fazer estruturas e coisas que não eram possíveis antes.”

Skinner observa que encontrar colegas dispostos a revisar o artigo foi bastante difícil devido à natureza inovadora da técnica.

“Nunca passei por isso, eles não conseguiam encontrar pessoas para avaliar”, disse Skinner.

Agora que o artigo foi publicado após revisão por pares, Skinner acredita que outros cientistas virão à Montana Tech para aprender mais.

Skinner é um nativo de Butte (BS Engenharia Geral–Opção Mecânica, ’00) que obteve seu mestrado pela Washington State University, Pullman, WA, em Engenharia Mecânica em 2002, e um Ph.D. pela University of California, Davis em Engenharia Mecânica em 2007. Ele foi um pesquisador de pós-graduação no Berkeley Sensor and Actuator Center (BSAC) na University of California, Berkeley de 2004 a 2007, onde desenvolveu microsistemas ópticos difrativos. De 2003 a 2012, ele esteve no Sandia National Laboratories em Livermore, Califórnia, alcançando o cargo de Membro Principal da Equipe Técnica.

Skinner diz que queria trazer a experiência de resolver problemas difíceis de volta para Butte e, por meio da colaboração interdisciplinar de vários departamentos, a visão de longo prazo está começando a dar frutos.

“É muito difícil apressar a inovação. Pode levar bem mais de 10 anos de pesquisa para gerar os métodos e o hardware para inovar novos materiais e dispositivos. Quando você faz alto risco e alta recompensa, os resultados são realmente de longo prazo”, disse Skinner. “Na MTNL, focamos em reunir boas pessoas para trabalhar em problemas difíceis. Nenhuma dessas tecnologias acontece sem solavancos. É um trabalho duro, porque se as respostas fossem prontamente aparentes, não estaríamos fazendo isso.”

Esta é a segunda grande descoberta da MTNL nos últimos anos. Em 2019, pesquisadores anunciaram uma nova tecnologia que poderia borrifar tinta em curativos em ferimentos. Ela virou manchete internacional.

A criação de cada dispositivo e técnica de nanofabricação apenas prepara o cenário para que mais venha do laboratório.

“Temos outras propriedades intelectuais relacionadas que surgirão disso”, disse Skinner.