Mantos de invisibilidade poderão aumentar segurança dos carros

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/06/2021

Poucos campos de pesquisa estão avançando tão rapidamente quanto o dos metamateriais e metassuperfícies.
[Imagem: Kyu-Tae Lee et al. - 10.1063/5.0048846]

Invisibilidade contra pontos cegos

Poucos campos de pesquisa até hoje experimentaram uma transição tão rápida da teoria para os experimentos básicos e daí para as aplicações tecnológicas quanto os metamateriais e as metassuperfícies.

Dos curiosos mantos de invisibilidade, esses materiais artificiais rapidamente passaram a viabilizar coisas como lasers de calor, microscópios com super-resolução, materiais antichoque e até os quase ficcionais cristais do tempo - e isto apenas para citar as inovações recentíssimas nesse campo.

Esses avanços chamaram a atenção dos engenheiros da Toyota, que foram buscar ajuda de físicos de universidades coreanas e norte-americanas para ver o que é fato científico e o que ainda é ficção científica no campo específico dos mantos de invisibilidade.

A ideia da empresa automotiva é simples: Incluir mantos de invisibilidade nas colunas dos carros, aumentando a segurança ao evitar os conhecidos pontos cegos, áreas do entorno dos veículos que os motoristas não conseguem ver.

"Estamos sempre procurando maneiras de manter os motoristas e passageiros seguros enquanto dirigem," disse o pesquisador Debasish Banerjee. "Começamos a explorar se poderíamos fazer a luz contornar a coluna de forma que ela parecesse transparente."

Algumas camuflagens simplificadas, já demonstradas experimentalmente, são mais promissoras para uso prático no futuro próximo.
[Imagem: John C. Howell et al. - 10.1364/AO.53.001958]

Mantos de invisibilidade mais simples

Os avanços contínuos nos metamateriais - materiais artificiais que manipulam de ondas de luz a ondas de terremotos - abriram a possibilidade de produzir mantos de invisibilidade em torno de objetos, fazendo com que a luz os contorne. Isso já foi demonstrado para vários comprimentos de onda (cores da luz) em situações de laboratório.

Para uso prático em condições reais, contudo, essas camuflagens ópticas exigirão o espalhamento total de todo o espectro visível ao redor de um objeto, em todos os ângulos e polarizações, independentemente das condições de iluminação. Isso ainda não foi alcançado.

Ao reavaliar o que já foi feito até agora, contudo, os pesquisadores concluíram que os experimentos comprovam que, se os requisitos de invisibilidade forem simplificados, é possível construir mantos de invisibilidade em vários comprimentos de onda - você não diria que a coisa não está lá, mas conseguirá obter informações visuais essencialmente vendo através dela.

"Um dos verdadeiros desafios é que temos que otimizar os elementos ópticos ao redor de um objeto para que as relações de fase sejam preservadas," detalhou Banerjee.

O esquema de um futuro manto de invisibilidade inteligente, que se adapta às situações ambientais, já está pronto.
[Imagem: Chao Qian et al. - 10.1038/s41566-020-0604-2]

Desafios e esperanças

Um dos caminhos que a equipe aponta para atingir esse objetivo é usar a inteligência artificial para ajustar continuamente a camuflagem, em tempo real, para que ela reaja às circunstâncias específicas de iluminação e garanta que o motorista consiga dirigir em todas as situações sem os pontos cegos do carro.

Segundo os pesquisadores, "estas podem ser ferramentas poderosas para prever e analisar as respostas ópticas desses dispositivos ou detectores sem simulações demoradas e caras, o que pode aumentar a possibilidade de conseguir uma invisibilidade inteligente que seja adaptável aos movimentos, formas e ambiente".

Mas ainda há desafios a serem vencidos não apenas pela tecnologia, mas nos fundamentos da própria óptica transformacional, que embasa o funcionamento de todos os metamateriais. Entre eles a equipe cita (1) o aparente requisito de que a velocidade de fase seja mais rápida do que a velocidade da luz no vácuo, algo no que os teóricos estão trabalhando; (2) a necessidade de campos magnéticos ultrafortes para permitir a camuflagem em todas as cores da luz visível e (3) a complexidade dos parâmetros de cada material, algo com que os pesquisadores da área vêm lidando com algum êxito nos últimos anos.

Contudo, mesmo reconhecendo que não estamos prestes a ver carros com mantos de invisibilidade nas ruas, a conclusão da equipe é otimista: "Com o rápido desenvolvimento de recursos de projeto auxiliados por inteligência artificial e de manufatura aditiva, é previsível que mantos de invisibilidade flexíveis, que possam funcionar efetivamente em todos os ângulos de incidência com uma alta taxa de camuflagem e um amplo campo de visão, possam ser realizados e produzidos em massa a baixo custo e alta eficiência".

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