O trabalho é conduzido por uma equipa da Escola de Ciências da Universidade do Minho (ECUM) e integra dois projetos financiados pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT): o projeto exploratório (RE)NERGY-BUILD e um projeto de doutoramento em Engenharia de Materiais da investigadora Nathalia Hammes. A coordenação científica está a cargo dos investigadores Joaquim Carneiro, do Centro de Física da UMinho, Iran Rocha Segundo, do CERIS/Instituto Superior Técnico, e Helena Prado Felgueiras, do Centro de Ciência e Tecnologia Têxtil da UMinho.

Tecnologia que regula a temperatura

As microfibras estão a ser desenvolvidas para serem incorporadas em materiais de construção como pavimentos betuminosos e argamassas de cimento utilizadas em edifícios urbanos. A tecnologia baseia-se na integração de Materiais de Mudança de Fase (PCMs), substâncias capazes de absorver ou libertar energia quando a temperatura varia.

Produzidas através de um processo de fiação húmida, as fibras funcionam como pequenos cabos: o núcleo contém os PCMs, responsáveis pela regulação térmica, enquanto o revestimento protege o material. Durante o aquecimento ou arrefecimento, o núcleo altera o seu estado físico, absorvendo ou libertando energia e contribuindo para estabilizar a temperatura do material onde está incorporado.

Segundo Nathalia Hammes, esta solução pode reduzir a necessidade de sistemas artificiais de climatização. “Isto pode ajudar a estabilizar a temperatura nos edifícios e a evitar o uso excessivo de ar-condicionado ou aquecedores”, explica. Os primeiros resultados indicam que os materiais com estas microfibras conseguem manter temperaturas mais estáveis do que as soluções convencionais.

Materiais sustentáveis e reciclados

A investigação aposta também na sustentabilidade. O revestimento das fibras pode ser produzido a partir da reciclagem de tecidos e os PCMs podem derivar de óleos alimentares reciclados. No doutoramento, são utilizados PCMs à base de polietilenoglicol, um polímero sintético solúvel em água, enquanto o projeto (RE)NERGY-BUILD recorre a ácidos gordos.

Outro aspeto inovador é o desenvolvimento de microfibras com PCMs eutéticos binários — misturas de dois compostos que permitem obter uma temperatura de mudança de fase bem definida, tornando o desempenho térmico mais versátil. “Ao controlar a temperatura nos edifícios urbanos, esta tecnologia pode melhorar a qualidade de vida dos cidadãos”, sublinha a investigadora.

Aplicações além da construção

A equipa está agora a avaliar a viabilidade económica da solução e a planear testes em cenários climáticos extremos. Além da engenharia civil, as microfibras inteligentes poderão vir a ser aplicadas em vestuário técnico, equipamentos militares utilizados em ambientes com grandes variações térmicas e até em sistemas de gestão térmica passiva para satélites e sensores aeroespaciais.

Natural de Santa Catarina, no Brasil, Nathalia Hammes vive em Portugal desde 2017. Mestre em Engenharia de Materiais pela Universidade do Minho e antiga estagiária do Centro de Microssistemas Eletromecânicos (CMEMS), destacou-se recentemente no Concurso de Bolsas de Doutoramento 2024 da FCT, ao alcançar o primeiro lugar no painel nacional de Nanomateriais e Engenharia de Materiais.

“Apaixona-me ver as ideias transformarem-se em materiais e soluções concretas e contribuir para um mundo mais sustentável através de materiais ecológicos para cidades inteligentes”, afirma a investigadora.