Asa de mariposa é isolante acústico natural de eficiência imbatível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/06/2022

A mariposa Antheraea pernyi tem altíssima tecnologia embutida nas escamas de suas asas.
[Imagem: University of Bristol]

Metamaterial natural

Quando você ouve falar dos metamateriais e metassuperfícies, a definição que mais se costuma ouvir diz algo como "materiais artificiais que podem ser projetados para se comportar como nenhum material natural consegue".

De fato, com a possibilidade de apresentar índices de refração negativos e outras esquisitices muito úteis, acreditava-se que eles fossem "materiais engenheirados" por excelência.

Mas parece que a natureza é mais criativa do que os cientistas acreditavam.

Thomas Neil e seus colegas da Universidade de Bristol, no Reino Unido, descobriram que as "escamas" das mariposas (Antheraea pernyi) são metassuperfícies por excelência, funcionando como absorvedores de som com uma eficiência que nem mesmo o melhor dos metamateriais feito pelo homem até agora consegue rivalizar.

Primeiro, eles descobriram que as asas da mariposa oferecem uma proteção acústica contra os guinchos de ecolocalização emitidos pelos morcegos, que são seus predadores, o que é impressionante porque as escamas são muito mais finas do que o comprimento de onda do som que refletem.

A partir daí, foi um passo para começar a estudar se a estrutura das escamas que recobrem as asas do animal poderiam ser copiadas para criar painéis de absorção de som e isolantes acústicos para aplicações práticas.

Detalhes das escamas que recobrem as asas da mariposa.
[Imagem: Thomas R. Neil et al. - 10.1098/rspa.2022.0046]

Isolante acústico natural de alta eficiência

A equipe começou colocando pequenas seções de asas da mariposa em um disco de alumínio e, em seguida, testando sistematicamente como a orientação da asa em relação ao som de entrada afetava a absorção.

Eles descobriram que as escamas funcionam como excelentes absorvedores de som, absorvendo até 87% da energia sonora recebida. O efeito também é de banda larga e omnidirecional, cobrindo uma ampla faixa de frequências e ângulos de incidência do som.

"O que é ainda mais impressionante é que as asas estão fazendo isso mesmo sendo incrivelmente finas, com a camada de escama tendo apenas 1/50 da espessura do comprimento de onda do som que elas estão absorvendo," explicou o professor Thomas Neil. "Esse desempenho extraordinário qualifica a asa da mariposa como uma metassuperfície de absorção acústica natural, um material que possui propriedades e capacidades únicas, que não são possíveis de criar usando materiais convencionais."

A ideia da equipe agora é explorar comercialmente essas possibilidades.

Painéis absorventes de som ultrafinos terão enormes implicações na acústica dos edifícios, por exemplo. Da mesma forma, esses painéis serão mais leves, o que os torna perfeitos para uso em veículos, já que qualquer economia de peso em aviões, carros e trens reduz o consumo de combustível e as emissões de CO₂.

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