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Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 18264 (2022) Citar este artigo

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Uma correção do editor para este artigo foi publicada em 09 de dezembro de 2022

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Sabe-se que o armazenamento de microenergia, que é conveniente para combinação com a coleta de energia, é realizado por microencapsulamento com vários materiais de revestimento; sua aplicação é limitada à terra. Aqui, conseguimos fabricar uma matriz de microcápsulas de silicone encapsulando um eletrólito líquido iônico que pode armazenar energia mínima em solução de NaCl, bem como um método de geração de energia mínima. A borracha de silicone irradiada com laser de Excimer ArF sob as microesferas de sílica foi fotoquimicamente e periodicamente inchada pela fotodissociação do silicone. Acompanhados pelos microinchaços, os silicones de menor peso molecular gerados foram ejetados ao longo de uma curvatura de cada microesfera para envolver as microesferas. Após o ataque químico, as matrizes de microcápsulas de silicone tornaram-se ocas. Além disso, cada microcápsula oca de silicone pode aprisionar um líquido iônico no vácuo. Além disso, as microcápsulas de silicone antes e depois do líquido iônico encapsulante mostraram uma propriedade superhidrofóbica ou quase superhidrofóbica. Como resultado, as matrizes de microcápsulas de silicone podem ser confinadas em um espaço de ar uniforme da região isolada eletricamente na solução de NaCl. Isso significa que cada microcápsula de silicone encapsulando líquido iônico como eletrólito permite funcionar como um capacitor elétrico de dupla camada para armazenamento de micro-energia, visando a conexão com dispositivos da Internet das Coisas que funcionam sob a água do mar.

A microencapsulação tem uma longa história, começando com a criação de células vivas. A maioria das plantas ou animais unicelulares são exemplos vivos de microencapsulação1. As funções mais importantes da microencapsulação são a proteção de substâncias internas e o controle do fluxo de substâncias através da membrana celular. Por outro lado, um papel de cópia sem carbono foi um dos primeiros exemplos de aplicação artificial bem-sucedida de microencapsulamento2. Atualmente, a microencapsulação pode ser definida como um processo no qual pequenas partículas ou gotículas do princípio ativo são envolvidas por um revestimento ou embebidas em um material polimérico, para dar origem a pequenas cápsulas que podem variar de submícrons a vários milímetros com muitas propriedades úteis3. O material fechado representa o núcleo, e o material que cobre ao redor do núcleo é chamado de casca ou parede da casca.

A microencapsulação também é uma tecnologia importante do ponto de vista do micro/nanoprocessamento de materiais e tem progredido para expandir suas aplicações nos últimos anos4,5. As razões para exigir a microencapsulação não são as mesmas, mas basicamente ela é necessária para isolar um material de núcleo de seu entorno, além de liberá-lo quando e onde for necessário. Uma das aplicações que faz bom uso de suas características é um sistema de liberação de fármacos6. O sistema de entrega de drogas é para controlar a distribuição de drogas no corpo quantitativamente, espacialmente e temporalmente. Numerosas microencapsulações diferentes para sistemas de entrega de drogas foram relatadas7,8,9. Como outra aplicação eficaz, a tecnologia é usada para autocorreção para desenvolver métodos de revestimento exclusivos10,11,12. Em qualquer caso, a parede do invólucro deve ser rompida no momento do uso. Por outro lado, a microencapsulação também pode ser utilizada para armazenamento de materiais como micro/nanocontainers13,14. Em astronomia, na amostra retornada do asteróide Ryugu, descobriu-se que uma matéria orgânica rica em carbono alifático estava concentrada em minerais de silicato hidratado de granulação grossa. Isso significa que os minerais de silicato hidratado de granulação grossa como uma parede de concha tornaram-se berços de matéria orgânica e água e foram transportados para a terra intactos15. Para aplicação de energia, materiais de mudança de fase foram colocados em várias paredes de casca para armazenamento de energia térmica16,17,18,19,20. Neste caso, entretanto, as microcápsulas fabricadas são basicamente separadas e independentes. Além disso, em alguns relatos, parece ser difícil controlar a forma e o tamanho uniformemente.