Está pronto primeiro metamaterial com propriedades reprogramáveis

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/01/2021

As "células" que formam o material artirficial são reprogramadas magneticamente, alterando sua resistência à compressão, por exemplo.
[Imagem: EPFL]

Material programável

Uma tecnologia autenticamente do século 21, os metamateriais - materiais que não ocorrem naturalmente e cujas propriedades resultam de sua estrutura, e não de sua composição química - já nos trouxeram de mantos de invisibilidade a novas formas de computação instantânea, que não gasta energia.

Um dos maiores entraves para que essa tecnologia saia dos laboratórios é que cada metamaterial precisa ser projetado e fabricado para cumprir uma função específica - uma vez pronto, ele vai fazer aquilo e nada mais.

Mas isso agora começa a mudar, graças ao trabalho de Tian Chen e colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

Chen criou um metamaterial cujas propriedades mecânicas podem ser reprogramadas depois que o material está pronto, ou seja, é um material único, mas que pode cumprir várias funções mecânicas sob demanda.

"A ideia era desenvolver um material único que pudesse apresentar uma gama de propriedades físicas, como rigidez e resistência, para que os materiais não precisassem ser substituídos a cada vez. Por exemplo, quando você torce seu tornozelo, inicialmente tem que usar uma tala rígida para segurar o tornozelo no lugar; então, conforme ele cicatriza, você pode mudar para uma tala mais flexível. Hoje você tem que substituir a tala inteira, mas a esperança é que um dia, um único material possa servir para ambas as funções," contou Chen.

Silício e pó magnético

O metamaterial é feito de silício e pó magnético e tem uma estrutura que permite que suas propriedades mecânicas variem - cada célula dentro da estrutura se comporta como um interruptor elétrico.

"Você pode ativar e desativar células individuais aplicando um campo magnético. Isso modifica o estado interno do metamaterial e, consequentemente, suas propriedades mecânicas," explicou Chen.

O material programável tem um funcionamento que pode ser comparado ao dos discos rígidos dos computadores. Esses dispositivos de armazenamento de dados contêm bits magnéticos que podem ser gravados e lidos em tempo real.

As células do metamaterial programável, que Chen batizou de m-bits, funcionam de forma parecida com os bits do disco rígido - elas podem ser ligadas, tornando o material mais rígido, ou desligadas, tornando-o mais flexível. E é possível programar várias combinações de ativação e desativação, fazendo um ajuste fino para dar ao material exatamente as propriedades mecânicas necessárias para uma determinada função.

Este é um m-bit, uma célula do metamaterial programável.
[Imagem: Alain Herzog/EPFL]

Metamateriais programáveis

Os metamateriais programáveis são semelhantes a máquinas, de fato comparáveis aos robôs, com a vantagem de que dispensam mecanismos eletroeletrônicos complicados e intensivos em energia. Chen afirma que sua pesquisa visa justamente encontrar o equilíbrio certo entre materiais estáticos e máquinas.

Essa tecnologia tem um potencial de uso gigantesco.

"Poderíamos projetar um método para criar estruturas 3D, já que o que fizemos até agora é apenas em 2D. Ou poderíamos encolher a escala para fazer metamateriais ainda menores," prevê o professor Pedro Reis, coautor do trabalho.

Na verdade, esta pesquisa representa um avanço fundamental no campo dos metamateriais, já que é a primeira vez que os pesquisadores conseguiram desenvolver um metamaterial mecânico verdadeiramente reprogramável.

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