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Cientistas criam novo tipo de cimento inspirado na pele do elefante que absorve água em 50 milissegundos e mantém construção até 20 °C mais fria sem ar-condicionado
Escrito por Valdemar Medeiros
Publicado em 23/09/2026 às 11:18
Atualizado em 23/09/2026 às 11:51
Ciência e Tecnologia
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Revestimento de cimento inspirado na pele do elefante absorve água em menos de 50 ms e manteve protótipo até 20 °C mais frio em testes.
Um telhado recebe água. Em vez de deixar as gotas ricochetearem, escorrerem pela borda ou evaporarem rapidamente, sua superfície as captura quase instantaneamente, espalha o líquido por pequenas fissuras e mantém a água armazenada enquanto ela evapora devagar. Foi essa lógica, inspirada na pele dos elefantes, que pesquisadores da Universidade da Pensilvânia transformaram em um novo material cimentício para resfriamento passivo de construções.
No experimento publicado em 2026 na revista científica Advanced Materials, o revestimento absorveu água em menos de 50 milissegundos e manteve a temperatura medida abaixo das placas em aproximadamente 32 °C, enquanto uma superfície comercial de estuque rachada chegou a cerca de 42 °C e outra sem rachaduras alcançou aproximadamente 52 °C. A diferença máxima, portanto, chegou a 20 °C no modelo experimental, sem compressor, gás refrigerante ou equipamento convencional de ar-condicionado.
Os cientistas transformaram rachaduras em parte da tecnologia
Na construção civil, uma rachadura normalmente significa problema. Ela pode facilitar infiltrações, acelerar deterioração e indicar que tensões internas ultrapassaram o que o material conseguia suportar. Os pesquisadores seguiram exatamente na direção contrária.
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Em vez de tentar eliminar todas as fissuras, passaram a controlar onde elas aparecem e como se conectam.
O novo material possui uma rede de pequenas rachaduras planejadas que funciona como um sistema de canais para água.
Quando a superfície é molhada, esses caminhos distribuem o líquido lateralmente e ajudam a impedir que ele simplesmente escorra para fora da placa. A água permanece espalhada por uma área maior e evapora gradualmente.
O defeito deixa de ser apenas defeito. Passa a trabalhar.
A inspiração veio da pele grossa e rachada dos elefantes
Um elefante não possui glândulas sudoríparas funcionando como as humanas. Manter a temperatura corporal sob calor intenso exige outras estratégias.
Uma delas está na própria pele.
A superfície apresenta uma densa rede de sulcos, dobras e pequenas fissuras capazes de reter e redistribuir água e lama depois que o animal se molha.
O estudo cita pesquisas anteriores indicando que essa geometria pode permitir à pele do elefante armazenar até cerca de dez vezes mais água do que uma superfície lisa comparável.
A água não desaparece imediatamente.
Ela fica presa nos sulcos e continua evaporando durante mais tempo, retirando calor da superfície enquanto muda do estado líquido para vapor.
Os cientistas tentaram fazer uma parede se comportar de maneira parecida.
Terra diatomácea cria milhões de pequenos espaços para segurar a água
Não bastava desenhar rachaduras. O material ao redor delas também precisava capturar água rapidamente.
A equipe misturou cimento Portland comum com terra diatomácea, um material natural formado principalmente pelos restos fossilizados de organismos microscópicos chamados diatomáceas.
Essas estruturas possuem uma enorme quantidade de micro e nanoporos.
A formulação experimental foi produzida com uma proporção de aproximadamente 50% de terra diatomácea na mistura sólida, formando um compósito muito mais poroso do que uma pasta de cimento convencional.
A densidade do material seco chegou a cerca de 740 kg por metro cúbico.
Para comparação, uma pasta de cimento puro preparada pelo mesmo procedimento ficou próxima de 1.300 kg por metro cúbico.
Por dentro, havia poros chegando à escala de aproximadamente 2 nanômetros.
É nessa rede microscópica que a água entra.
Uma gota desaparece da superfície em menos de 50 milissegundos
A velocidade de absorção foi um dos resultados mais fortes do trabalho.
Quando uma gota atinge um material convencional, parte pode espirrar, quicar ou começar a escorrer antes de entrar na estrutura.
No compósito desenvolvido pelos pesquisadores, a água foi absorvida em menos de 50 milissegundos. Um milissegundo corresponde a um milésimo de segundo.
Isso significa que a captura ocorre antes que o olho humano consiga acompanhar claramente o processo.
A terra diatomácea puxa a água para seus poros por capilaridade, enquanto as rachaduras maiores funcionam como vias para redistribuí-la.
O objetivo é aproveitar melhor cada quantidade de água lançada sobre a superfície.
As rachaduras não aparecem de qualquer maneira
A equipe também encontrou uma forma de controlar o desenho das fissuras.
O material era colocado sobre moldes contendo pequenas elevações geométricas. Durante a secagem, essas regiões concentravam tensões e direcionavam os pontos onde as rachaduras deveriam começar.
Assim, os pesquisadores conseguiram produzir padrões radiais, paralelos, concêntricos e em diferentes redes geométricas.
Depois testaram estruturas triangulares, quadradas e hexagonais. A melhor resposta apareceu numa rede hexagonal de densidade intermediária.
Ela conseguia espalhar a água lateralmente sem criar tantos caminhos que o líquido escapasse rapidamente pelas extremidades.
Era preciso encontrar um equilíbrio. Poucas rachaduras distribuíam mal a água. Rachaduras demais aumentavam a drenagem.
O desenho hexagonal manteve a superfície fria por até 20 horas
Os pesquisadores repetiram os ensaios com a mesma quantidade de água em diferentes geometrias.
As placas sem rachaduras liberavam o líquido mais rapidamente. Já as redes hexagonais conseguiram prolongar o processo de evaporação.
Em determinadas condições laboratoriais, as superfícies permaneceram abaixo da temperatura ambiente por até 20 horas, utilizando a mesma quantidade inicial de água.
A diferença aparece porque evaporação também é uma transferência de energia.
Para virar vapor, a água precisa absorver calor.
Se o material consegue manter líquido distribuído na superfície durante mais tempo, esse processo pode retirar calor da estrutura durante um período maior.
É o mesmo princípio básico que faz a pele esfriar quando o suor evapora.
Aqui, o “suor” fica armazenado dentro de um revestimento de cimento.
O teste colocou três telhados lado a lado
Para sair das pequenas amostras, a equipe construiu um modelo de telhado. Foram preparadas placas de aproximadamente 150 mm por 100 mm e 3 mm de espessura.
O primeiro conjunto usava o compósito de terra diatomácea e cimento com a rede hexagonal de fissuras. O segundo utilizava um estuque comercial com rachaduras equivalentes. O terceiro era feito do mesmo estuque comercial, só que sem rachaduras.
As placas foram instaladas sobre bases de poliestireno expandido.
Uma lâmpada infravermelha ficou posicionada 200 milímetros acima para reproduzir uma fonte constante de aquecimento.
A superfície recebia calor enquanto termopares acompanhavam a temperatura.
Então a água começava a entrar na equação.
Cada telhado recebeu exatamente a mesma quantidade de água
Para que a comparação fosse justa, os três materiais receberam as mesmas condições.
A cada 30 minutos, aproximadamente 15,5 gramas de água eram aplicados na parte superior da placa.
O procedimento foi repetido seis vezes durante um ensaio de três horas.
O laboratório estava a aproximadamente 24 °C, com umidade relativa entre 40% e 45%. A fonte infravermelha mantinha a região aquecida próxima de 42 °C antes dos efeitos acumulados do sistema.
No estuque convencional, a água provocava uma queda rápida da temperatura.
Só que ela desaparecia depressa.
Logo depois, o material começava a aquecer novamente.
No revestimento bioinspirado, o comportamento foi diferente.
O resultado chegou a uma diferença de 20 °C
Depois dos ciclos de aquecimento e molhamento, a temperatura medida abaixo do revestimento de terra diatomácea e cimento permaneceu próxima de 32 °C.
Debaixo do estuque comercial rachado, chegou a aproximadamente 42 °C. No estuque comercial sem rachaduras, subiu para aproximadamente 52 °C.
Na maior comparação, foram cerca de 20 °C de diferença.
Isso não significa que instalar o material em uma residência fará automaticamente a temperatura de um quarto cair 20 °C.
O experimento mediu a temperatura abaixo das placas em um modelo de bancada sob condições controladas.
O desempenho em uma casa real dependerá do clima, tamanho do telhado, isolamento, ventilação, quantidade de água, umidade do ar, vento e características da construção.
Mas o efeito físico apareceu claramente no teste.
A água não precisa circular por bombas ou equipamentos complexos
Uma das vantagens pretendidas é justamente a simplicidade. O sistema não exige tubos com fluido refrigerante passando dentro da placa.
Não há compressor.
Também não precisa movimentar grandes quantidades de ar mecanicamente.
A água é aplicada na superfície, entra nos poros e rachaduras por forças capilares e depois evapora. A energia usada para o resfriamento vem principalmente da própria mudança de fase da água.
Isso coloca a tecnologia dentro do conceito de resfriamento passivo. Em larga escala, ainda seria necessário definir como fornecer água ao telhado ou à fachada.
Os pesquisadores mostraram esquemas nos quais poucos pontos de alimentação poderiam molhar áreas maiores porque os canais distribuiriam o líquido lateralmente.
A fabricação também foi testada em superfícies maiores
Uma tecnologia para construção precisa sair de discos pequenos de laboratório. A equipe deu um primeiro passo nessa direção.
Os pesquisadores aplicaram a mistura de cimento e terra diatomácea utilizando um equipamento de pulverização sobre telas com aproximadamente 20 por 25 polegadas, cerca de 51 por 64 centímetros.
Durante a secagem, o material voltou a formar a estrutura porosa e rachada desejada.
Isso sugere que o conceito pode ser adaptado a métodos mais próximos daqueles encontrados em obras e na fabricação de revestimentos.
Ainda falta percorrer um caminho grande.
Produzir dezenas de centímetros é diferente de cobrir milhares de metros quadrados de telhados expostos durante décadas ao sol e à chuva.
Durabilidade será uma das provas decisivas
Um revestimento externo passa por uma rotina agressiva. Ele esquenta durante o dia, esfria à noite, recebe chuva, poeira, poluição, vento e radiação ultravioleta.
Em regiões frias, água dentro dos poros pode congelar. Em regiões costeiras, sais entram na equação.
O estudo mostrou que o material mantém sua estrutura depois de ser novamente saturado e que suas rachaduras permanecem estáveis no processo utilizado pelos pesquisadores.
Mas aplicações comerciais exigirão ensaios muito mais longos.
Também será necessário estudar acúmulo de minerais dentro dos poros, proliferação biológica, resistência mecânica, aderência às superfícies e manutenção.
A tecnologia ainda não é uma telha comercial pronta para chegar às lojas.
Climas secos e úmidos não terão o mesmo resultado
Evaporação depende diretamente das condições do ar. Em regiões quentes e secas, a diferença entre a quantidade de vapor presente no ambiente e a quantidade que o ar ainda consegue receber é maior.
Isso favorece a evaporação. Já em locais muito úmidos, a água deixa a superfície mais lentamente.
Os próprios autores destacam que temperatura e umidade relativa alteram a magnitude absoluta do resfriamento.
Essa diferença será especialmente relevante em um país como o Brasil.
Brasília durante um período seco apresenta condições completamente diferentes de Manaus em uma tarde úmida.
Fortaleza, Cuiabá, Teresina e São Paulo também não responderiam exatamente da mesma forma. Testes climáticos reais terão de dizer onde o sistema entrega maior benefício.
A pele do elefante transformou uma fraqueza do cimento em ferramenta de resfriamento
O aspecto mais incomum da pesquisa está no caminho escolhido pelos cientistas. Construção civil normalmente tenta controlar rachaduras porque elas representam um ponto vulnerável.
Aqui, o grupo fez o contrário. Criou rachaduras de propósito, escolheu onde cada uma deveria nascer e usou a geometria para conduzir água.
A terra diatomácea absorve uma gota em menos de 50 milissegundos. Os canais distribuem o líquido. A estrutura porosa retém parte dessa água. Depois, a evaporação começa a retirar calor.
No modelo experimental, essa sequência manteve a região abaixo das placas em cerca de 32 °C enquanto o revestimento comercial sem rachaduras chegou a aproximadamente 52 °C.
Vinte graus separaram os dois casos naquele ensaio.
Agora vem a parte que decidirá se a ideia sairá da universidade: provar que o revestimento consegue repetir o comportamento em telhados e fachadas reais, enfrentando anos de calor, chuva, sujeira e ciclos de secagem.
Conteúdo reproduzido originalmente em: clickpetroleoegas por Valdemar Medeiros.