Nanofibrilas de celulose oxidadas por TEMPO (TOCNFs) são candidatas promissoras para materiais inteligentes devido à sua biodegradabilidade e propriedades estruturais excepcionais. No entanto, projetar atuadores flexíveis para aplicações em soft robotics, músculos artificiais ou para embalagens inteligentes continua sendo um desafio, pois requer a combinação de responsividade a estímulos, robustez mecânica e deformação reversível em uma única plataforma. Nesse contexto, a combinação de TOCNFs com alginato (ALG) – um polissacarídeo iônico biocompatível capaz de formar hidrogéis – se mostra como uma estratégia promissora, visto que as TOCNFs fornecem reforço estrutural, enquanto o ALG contribui com um comportamento responsivo à umidade, tornando essa combinação de biopolímeros uma alternativa interessante para atuadores flexíveis sustentáveis. Este estudo investiga como filmes à base de TOCNF com ALG respondem sob gradientes variáveis de 20%, 40%, 60% e 80% de umidade relativa (UR). Os filmes foram preparados por casting com diferentes proporções em massa de TOCNF e ALG e secos em estufa ventilada a 50 °C por 12 h. A responsividade dos atuadores flexíveis foi registrada por vídeo. A morfologia da superfície e da seção transversal foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, enquanto as propriedades mecânicas foram medidas por ensaios de tração. Nossos resultados indicam que os filmes compostos exclusivamente por TOCNF exibem flexão insignificante (ângulo de flexão < 90°), provavelmente devido à hornificação ocorrida durante a secagem. Em contrapartida, os filmes compósitos com razões de massa crescentes de ALG exibiram uma responsividade notável, apresentando elevados ângulos de flexão (ângulo de flexão ? 180°) mesmo em gradientes mais baixos. Filmes feitos exclusivamente de ALG exibiram alta deformação (ângulo de flexão ? 180°), mas apresentaram pouca ou nenhuma memória de forma, dependendo da espessura, evidenciando o papel de reforço das TOCNFs. Em relação à morfologia, os filmes de TOCNF e os compósitos apresentaram microfibras ao longo da superfície, algumas das quais encontram-se recobertas por ALG nos filmes compósitos. Os filmes de ALG, por outro lado, apresentam uma superfície lisa. As imagens de seção transversal revelaram estruturas em camadas. A análise mecânica demonstrou que os filmes de ALG exibiram os maiores valores de módulo de Young (2,0 ± 0,1 GPa), enquanto os filmes de TOCNF apresentaram os menores valores (0,8 ± 0,2 GPa). Os filmes compósitos exibiram valores mais elevados de módulo de Young à medida que o teor de TOCNF aumentou. Esses achados revelam que os filmes compósitos de TOCNF/ALG representam uma plataforma promissora para atuadores flexíveis acionados por umidade, combinando de forma efetiva a sensibilidade à umidade do ALG com uma memória de forma aprimorada devido ao reforço proporcionado pela TOCNF.
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Pedro Alves da Silva Autreto
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