A demanda por eletrodos flexíveis que combinam a capacidade de armazenamento de energia em dispositivos com altas propriedades mecânicas é presente em todo o mundo, pois tem um grande potencial para reduzir massa e volume, bem como prolongar a vida útil de eletrônicos flexíveis quando comparados aos eletrodos convencionais.

Existem dois problemas sérios que fazem com que o projeto de eletrodos convencionais seja inadequado para dispositivos flexíveis: estrutura insuficiente do eletrodo baseado na montagem desordenada dos componentes e pela adesão de pó aglutinante, levando a propriedades mecânicas ruins; e por causa dos caminhos condutores dos eletrodos que podem ser danificados sob forças externas.

Portanto, os autores visaram explorar uma estratégia de projeto eficaz para projetar eletrodos avançados com flexibilidade, estabilidade mecânica e eletroquímica suficiente, juntamente com alta densidade de energia, substituindo os modos convencionais na construção de eletrodos.

Neste artigo, os autores desenvolveram um design da estrutura de eletrodo ordenado e hierárquico para fabricar filmes de TiO2-C (dióxido de carbono-titânio) de alta resistência, mecanicamente estáveis e flexíveis, montados por uma abordagem simples de "bottom-up" com base em filmes altamente ativos, porosos e laminados nas subunidades dos nanotubos de carbono. 

Na configuração da subunidade, os CNTs (carbon nanotube - nanotubo de carbono) foram entrelaçados e as NPs (nanoparticles - nanopartículas) de TiO2 altamente dispersas foram fixadas num plano de celulose com grupos funcionais ativos e grande área superficial para formar uma rede condutora contínua incorporada com partículas ativas.

A estrutura única de TiO2 (dióxido de titânio) obtida permitiu que os eletrodos fabricados apresentassem flexibilidade e resistência mecânica de até 60 MPa, alta durabilidade (os autores afirmam que pode ser dobrado até 11.700 vezes), boa condutividade e excelentes desempenhos eletroquímicos.

Figura 1: Imagem de um pequeno papel preparado dobrando o filme de TiO2-C. Os autores apontam a atenção para o canto do papel dobrado, mostrando a boa flexibilidade e estabilidade mecânica do filme. Fonte: (Wang et al. 2021).

Concluindo, os autores citam que a alta resposta elétrica do material, a porosidade e a rede condutora contínua garantem que esses eletrodos de filme de TiO2-C alcancem alta capacidade específica, de nível comercial, boa capacidade de taxa e desempenho de ciclismo de longo prazo em baterias de íons de sódio. 

Este projeto dos filmes à base de TiO2 compostos por subunidades de nanofolhas porosas de TiO2-C realizou a junção de desempenhos eletroquímicos e propriedades mecânicas, além de fornecer uma maneira prática e viável para a próxima geração  de baterias de íons de sódio com alta performance, flexíveis e de alta energia.

Na tentativa de reduzir os impactos da pandemia de Covid-19, as máscaras de papel estão se tornando cada vez mais obrigatórias. Porém, seu uso generalizado tem uma série de desvantagens. Isso inclui o impacto ambiental de máscaras descartáveis feitas de camadas de plástico de polipropileno. Além disso, eles apenas prendem os patógenos em vez de destruí-los. “Em um ambiente hospitalar, essas máscaras são descartadas e manuseadas de maneira adequada”, afirma László Forró, chefe do Laboratório de Física de Matéria Complexa da EPFL. “No entanto, seu uso em um mundo mais amplo - onde são jogados em latas de lixo abertas e até mesmo deixados na rua - pode transformá-los em novas fontes de contaminação.”

Aqui, é relatado o desenvolvimento de um filtro baseado em nanofios de TiO2, que acredita-se que funcionará extremamente bem para equipamentos de proteção individual (PPE). Este filtro feito de nanofios de óxido de titânio é capaz de prender patógenos e destruí-los com a luz. Nesta pesquisa inclui experimentos que demonstram a capacidade da membrana de destruir E. coli, a bactéria de referência em pesquisa biomédica, e fitas de DNA em questão de segundos. Com base nesses resultados, os pesquisadores afirmam, embora isso ainda precise ser demonstrado experimentalmente, que o processo seria igualmente bem-sucedido em uma ampla gama de vírus, incluindo o SARS-CoV-2.

No artigo também afirma que a fabricação dessas máscaras seria viável em grande escala: o equipamento do laboratório sozinho é capaz de produzir o suficiente para até 80.000 máscaras por mês. Além disso, as máscaras poderiam ser esterilizadas e reutilizadas mil vezes. Isso aliviaria a escassez e reduziria substancialmente a quantidade de lixo criada por máscaras cirúrgicas descartáveis.

Uma start-up chamada Swoxid já está se preparando para tirar a tecnologia do laboratório. “As membranas também podem ser usadas em aplicações de tratamento de ar, como sistemas de ventilação e ar condicionado, bem como em equipamentos de proteção individual”, diz Endre Horváth, principal autor do artigo e co-fundador da Swoxid.