Lagartichips

O delicado processo mecânico que faz as lagartixas subir pelas paredes pode permitir a fabricação de melhores (e menores) chips de computadores.

Poucas coisas chamam mais a atenção do cientista dentro de cada criança (e de alguns adultos) do que uma lagartixa andando pelas paredes ou até o teto como se isso fosse a coisa mais normal do mundo. Algumas dessas crianças curiosas crescem, viram cientistas e continuam fascinadas pela mágica das lagartixas. Como é que elas conseguem anular a gravidade? Não seria legal se a gente pudesse fazer algo assim? A busca pela resposta a essas perguntas nos levou não apenas a uma explicação das patas das lagartixas, mas a aplicações práticas de seu princípio de funcionamento.

O segredo por trás (ou melhor, por baixo) das patas das lagartixas é na verdade bem simples. Imagens microscópicas nos revelaram que elas são repletas de pequenas lâminas flexíveis, que se dobram sob certos ângulos quando pressionadas de um jeito ou de outro. Quando aperta a patinha num sentido, tais lâminas dobram-se a ponto de criar um efeito de sucção parecido com o de um desentupidor de pia. Para desgrudá-las, basta mover a pata em um sentido diferente. Alternando-se entre esses dois sentidos, a nossa humilde lagartixa é capaz de vencer a gravidade quase sem esforço.

Mecanismos semelhantes têm sido desenvolvidos nos laboratórios para que a gente também possa aproveitar o efeito lagartixa. Meias e luvas com uma superfície microscopicamente semelhante ao pé do lagartinho até podem ser usadas para escalar paredes de vidro, mas ainda não são muito úteis: para serem seguras, essas geringonças têm de ser usadas com a lentidão de uma tartaruga e não com a agilidade que teria um homem-aranha de verdade. Potenciais cosplays de super-heróis não são a única aplicação prática do adesivo lagartixesco.

“Existem numerosas maneiras de usar a adesão de lagartixa num ambiente industrial, especialmente no manuseio de materiais delicados como os wafers usados na fabricação dos processadores de computadores”, explicou Michael Varenberg ao Phys.org. Varenberg é professor-assistente de engenharia mecânica do Instituto Tecnológico da Geórgia (EUA).

A fabricação de microchips — como o que está dentro do seu celular ou computador agora — é um processo delicado, que exige o empilhamento preciso de algumas camadas de diferentes substâncias semicondutoras geralmente baseadas em silício. Atualmente, esse trabalho é feito por braços mecânicos ou robóticos equipados com pinças de cerâmica ativadas a vácuo ou eletrostática. O problema é que com o passar do tempo, essas pincinhas vão se desgastando e, com isso, acabam contaminando as peças minúsculas que manipulam. Uma pinça desgastada pode parecer irrelevante em grande escala, mas na escala dos microchips uma impureza como um pedacinho solto de pinça pode ser fatal.

Por isso, Varenberg e Jae-Kang Kim, seu orientando, buscavam uma alternativa mais elegante, limpa e sem peças móveis capazes de desgaste. Kim deve ter brincado ao propor um pé de lagartixa, que tem todas essas características. Varenberg deve ter levado a proposta a sério e desenvolveu com seu aluno um equivalente sintético da pata de lagartixa que pudesse substituir as pinças no manejo de microchips. Assim, o professor americano e seu discípulo sul-coreano desenvolveram uma superfície moldada a partir de polivinilsiloxano (PVS). Tal como o pé do animáculo, a superfície criada tem minúculas lâminas capazes de se dobrar em diferentes ângulos. Os testes do novo material — publicados em dezembro no Journal of the Royal Society Interface — revelam que os melhores ângulos para criar sucção variam entre 60 e 90 graus. Para soltar, basta puxar num ângulo entre 140 e 160 graus.

Anexos à ponta dos braços robóticos, esses novos adesivos de inspiração biomecânica devem tornar ainda mais limpa a já exigente fabricação de semicondutores. Para Varenberg, usar “microestruturas de adesão de lagartixa em vez [das pinças] seria melhor porque elas não geram danos aos wafers e não se desgastam ao longo do tempo.” Com os resultados positivos já publicados, Varenberg e Kim pretendem simplificar o processo de fabricação do novo material, testá-lo em ambientes industriais e fazer os refinamentos necessários. Dentro de alguns anos, portanto, nossos chips vão se fabricados a patadas — patadas delicadas como as das lagartixas no teto.

Referência

KIM, Jae-Kang e VARENBERG, Michael. Biomimetic wall-shaped adhesive microstructure for shear-induced attachment: the effects of pulling angle and preliminary displacement [Adesivo de microestrutura laminar biomimético para anexação induzida por cisalhamento: efeitos de ângulo de empuxo e deslocamento preliminar], Journal of the Royal Society Interface. vol. 14, n. 137. 13 de dezembro de 2017. DOI: 10.1098/rsif.2017.0832