Cientistas constroem a espuma perfeita

Com informações da Nature - 30/11/2011

A espuma de Weaire-Phelan é a espuma perfeita, agora construída na prática pela primeira vez.
[Imagem: Ruggero Gabbrielli]

Espuma perfeita

Físicos irlandeses conseguiram um feito há longo tempo perseguido pela ciência: eles construíram a espuma perfeita.

Uma espuma perfeita é aquela que tem a configuração de menor energia de seus poros.

Essa configuração é um meio-termo perfeito entre a área superficial dos poros - essencialmente poliedros - e a estabilidade das faces desses poros interconectados.

Para se ter uma ideia da dificuldade de se encontrar esse equilíbrio perfeito entre área e estabilidade, o famoso Lord Kelvin pensou ter achado a solução em 1887 - octaedros truncados, com oito faces hexagonais e seis faces quadradas, todas elas ligeiramente curvas.

Uma das estruturas da espuma de Weaire-Phelan.
[Imagem: Kenneth Brakke]

Espuma de Weaire-Phelan

Só em 1994, Denis Weaire e seu colega Robert Phelan, ambos do Trinity College, em Dublin, demonstraram que a espuma perfeita de Kelvin não era assim tão perfeita - na verdade, nunca fora demonstrado matematicamente que ela fosse perfeita.

Weaire e Phelan calcularam matematicamente que uma espuma com uma estrutura de oito poliedros, seis com 14 faces, e dois com 12, todas as faces hexágonos ou pentágonos imperfeitos, também ligeiramente curvas, teria uma área de superfície 0,3% menor do que a espuma de Kelvin.

Mas só agora, 17 anos depois, outro cientista conseguiu demonstrar que essa espuma perfeita pode ser feita na prática.

As paredes do Estádio Olímpico de Natação de Pequim foram inspiradas na espuma perfeita de Weaire-Phelan.
[Imagem: Philip Ball/Nature]

Fabricação da espuma perfeita

Ruggero Gabbrielli, da Universidade de Trento, na Itália, descobriu que o segredo para a fabricação da espuma perfeita de Weaire-Phelan está no recipiente onde ela será construída.

Esses experimentos normalmente são feitos em vasilhames normais, com paredes planas. Mas o desenho complexo, e as faces curvas dos poliedros, não se encaixam bem em uma forma de bolo retangular.

Todos eles se juntaram então e, com ajuda do matemático Kenneth Brakke, da Universidade da Pensilvânia, construíram o recipiente adequado para que a espuma perfeita se encaixasse.

Pronta a forma, foi só adicionar as bolhas de sabão para que seis camadas de cerca de 1.500 bolhas se ordenassem naturalmente de acordo com a estrutura da espuma perfeita de Weaire-Phelan.

A estrutura pode não parecer muito estranha: na verdade, os arquitetos do Estádio Olímpico de Natação de Pequim haviam construído essa espuma perfeita - ou pelo menos sua face externa - manualmente, célula por célula, usando plástico e rejunte.

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