O novo cimento inclui um hidrogel que imita as estruturas dos caules das plantas e pemite o movimento mais rápido dos iões.
Uma equipa de investigadores chineses desenvolveu um material inovador à base de cimento que não só suporta estruturas como também gera e armazena eletricidade, uma inovação que poderá revolucionar as infraestruturas urbanas e a conceção de cidades inteligentes. A descoberta é relatada num estudo publicado na revista Science Bulletin.
O material é um composto de cimento-hidrogel inspirado nas estruturas em camadas encontradas nos caules das plantas. Ao integrar camadas de hidrogel de álcool polivinílico (PVA) com o cimento tradicional, a equipa ultrapassou uma limitação de longa data: a baixa mobilidade dos iões nas matrizes densas de cimento.
O cimento possui naturalmente propriedades termoeléctricas iónicas – a sua capacidade de converter calor em energia elétrica. No entanto, este efeito tem sido historicamente demasiado fraco para ter aplicações práticas devido ao movimento lento dos iões. “O isolamento dos poros pela matriz densa do cimento impede o transporte rápido dos iões”, observaram os investigadores, limitando o aumento do coeficiente Seebeck do material, uma medida da eficiência termoelétrica.
O novo compósito atinge um coeficiente Seebeck de -40,5 mV/K e uma figura de mérito (ZT) de 6,6×10-² — 10 e 6 vezes superior, respetivamente, aos anteriores materiais termoeléctricos à base de cimento. Estes ganhos são possíveis graças ao design multicamada: as camadas de hidrogel servem como vias de condução rápida para iões hidróxido (OH-), enquanto as camadas de cimento imobilizam iões de cálcio (Ca²⁺), criando um contraste acentuado na mobilidade dos iões.
Para além das suas capacidades de geração de energia, o material também armazena energia. Esta dupla funcionalidade significa que os futuros edifícios, pontes e estradas poderão incorporar este material para alimentar sensores incorporados ou dispositivos de comunicação sem depender de fontes de energia externas, explica o Interesting Engineering.
A inovação será um dos principais tópicos da Conferência Global de Biologia Sintética SynBioBeta deste ano, durante uma sessão sobre a redução das emissões de carbono da indústria do betão. Os especialistas irão explorar a forma como os materiais de bioengenharia, como este compósito cimento-hidrogel, podem contribuir para uma construção sustentável.
