Material multifuncional absorve choques, de buracos na estrada a terremotos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/05/2021

O metamaterial à esquerda oferece várias funcionalidades, alterando sua deformação. Ao comprimi-lo lentamente (canto inferior direito) ou rápido (canto superior direito), podemos alterar se o metamaterial encolhe ou expande quando comprimido.
[Imagem: Aleksi Bossart et al. - 10.1073/pnas.2018610118]

Proteção contra terremotos

Uma das utilidades mais impressionantes dos metamateriais - além de fazer computações sem processador e permitir fabricar mantos de invisibilidade - está na criação de camuflagens contra terremotos.

Esses materiais artificiais podem ser projetados para apresentar propriedades que nenhum material natural apresenta. Eles nasceram para lidar com ondas eletromagnéticas, mas logo os pesquisadores se deram conta que eles conseguem lidar com virtualmente qualquer tipo de onda, até mesmo as ondas dos tsunamis.

Mas nem tudo nasce perfeito, e os primeiros experimentos mostraram que, para oferecer uma proteção eficaz contra terremotos, esses mantos de invisibilidade mecânicos precisam lidar tanto com as pequenas vibrações presentes na vida cotidiana de um edifício, quanto com os grandes choques dos terremotos.

O problema é que ondas de choque tão diferentes exigem metamateriais com propriedades diferentes, e as propriedades desses materiais artificiais são decorrentes de sua estrutura geométrica, e não de sua composição química. Assim, depois de prontos, não dá para ajustá-los em tempo de voo.

Ou, mais precisamente, não dava, porque acaba de surgir uma solução para esse problema.

Aleksi Bossart e colegas da Universidade de Amsterdam, nos Países Baixos, descobriram uma forma de construir metamateriais com múltiplas propriedades simultaneamente.

O trabalho é genérico, oferecendo pela primeira vez a possibilidade de fabricar materiais artificiais multifuncionais.
[Imagem: Aleksi Bossart et al. - 10.1073/pnas.2018610118]

Metamaterial multifuncional

A equipe testou sua nova "caixa de ferramentas" criando materiais que podem encolher ou expandir lateralmente quando comprimidos, dependendo da rapidez com que a força de compressão é exercida.

Em termos gerais, são "mantos da invisibilidade" contra ondas de choque, qualquer que seja a frequência da onda.

A chave para as funcionalidades dos protótipos construídos pela equipe está no padrão dos seus furos. Quando a pressão é exercida, os orifícios se deformam coletivamente, mas esse comportamento coletivo é diferente quando a pressão é exercida lentamente ou quando ela é exercida rapidamente.

Novos metamateriais como este podem ser muito interessantes para todos os tipos de aplicações industriais. Além de materiais de construção resistentes a terremotos, eles podem viabilizar válvulas de pressão reguladoras de fluxo e outros tipos de dispositivos de absorção de energia - pense em amortecedores e para-choques de carros - ou novos dispositivos adaptáveis em robótica.

• Está pronto primeiro metamaterial com propriedades reprogramáveis

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