Forno de Microondas: Da Cozinha à Nanotecnologia

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Desde que foi inventado em 1945, o popular forno de microondas doméstico sofreu muitas mudanças até chegar ao estágio que conhecemos hoje. Inventado quase que por acaso, o forno de microondas deve sua existência a um fato acidental mas, bastante memorável. O fato se deu quando o engenheiro Percy L. Spencer também co-inventor do radar, percebeu que as mesmas ondas usadas para detectar aviões em vôo, podiam também aquecer os alimentos.
Isto ocorreu quando Spencer, em uma inspeção de rotina, aproximou-se de uma válvula de radar em funcionamento e percebeu que uma barra de doce que estava em seu bolso derreteu. Houve então o estalo genial: Por que não ajustar o comprimento dessas ondas eletromagnéticas (iguais as de rádio, só que menores) para que ela aqueça e cozinhe os alimentos? Intrigado com o ocorrido, o inventor efetuou mais alguns experimentos como estourar pipocas (primeiro alimento a ser preparado em microondas) e aquecer um ovo cru, o qual, por sinal, acabou explodindo devido o aumento da pressão no interior do ovo. Efetuado avanços, em 1946 Spencer requereu a primeira patente para utilização de microondas para aquecer alimentos. Em 1947, sua empresa (Raytheon, até então de porte não muito grande) apresentou o primeiro forno de microondas comercial, que pesava cerca de 340 kg e media cerca de 1,5 metro de altura, sendo absolutamente seguro, desenvolvido de modo a não permitir que as microondas escapem nem prejudiquem a saúde. Este produto teve aceitação por parte de restaurantes e lanchonetes nos EUA e se tornou o precursor dos atuais fornos de microondas domésticos.
Mas, em virtudes destes fatos, qual seria o princípio de funcionamento do Forno de Microondas? E ainda, ele serviria para mais alguma outra coisa além da popular utilidade culinária?
Bem, podemos dizer que o forno de microondas aquece os alimentos porque as microondas que são geradas pelo Magnetron (válvula que converte energia elétrica em microondas) transferem energia para as moléculas de água dos alimentos fazendo-as vibrar e girar. Isto ocorre mais de 3,45 milhões de vezes por segundo, fazendo com que as moléculas de água se organizem e desorganizem o mesmo número de vezes. Essa organização, que na verdade, é chamada de alinhamento e desalinhamento (Figura 1) é responsável pela transferência de energia para as moléculas. O aquecimento ocorre, quando as moléculas de água estão relaxando, isto é, no momento em que a energia que as mantinham alinhadas (organizadas) é liberada na forma de calor.
Pois bem, mas nem só de aquecer água (mesmo a dos alimentos) vive um forno de microondas. Na verdade, apesar de ter sido inventado para este fim, um de seus usos mais nobres encontra espaço no interior de laboratórios de pesquisa científica.
Descobriu-se que é possível aquecer materiais cerâmicos (que não são sensíveis às microondas) usando-se o forno de microondas. Nesta direção, a equipe do LIEC de São Carlos (UFSCar) e Araraquara (UNESP), pesquisou e desenvolveu um dispositivo que transformou um forno de microondas doméstico em um forno de processamento e síntese de materiais, com especial aplicação em nanotecnologia. A nanotecnologia está associada a diversas áreas de pesquisa e produção (eletrônica, computação, química, medicina). Ela consiste nas técnicas de manipulação de materiais e dispositivos em escala nano, sendo um nanômetro a milionésimo parte de de um milímetro (escala quase atômica).
Para ressaltar o incremento obtido sobre o forno de microondas convencional, basta citar que, enquanto o eletrodoméstico não modificado chega a temperatura máxima de 380 oC, o forno modificado pode chegar a temperaturas da ordem de 2.000 oC em alguns poucos minutos.
Desde então, um número cada vez maior de trabalhos científicos têm sido publicados destacando novas sínteses e processamentos de materiais na presença de microondas. Dentre eles destaca-se a obtenção de um “sanduíche” de óxidos de Titânio, Bário, Chumbo e Lantânio (filmes com camadas bem finas sobrepostas, chamados de filmes finos – Fig.2) com potencial aplicação em super memórias de computador. O trabalho citado foi publicado em uma importante revista científica internacional e bem ilustra o casamento o forno de microondas e a nanotecnologia. Como marca relevante do trabalho, este sanduíche de óxidos nanométricos continua sendo, em toda literatura científica, o dispositivo de maior constante dielétrica até hoje encontrado.

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