Tecnologia dos metamateriais chega ao concreto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/04/2023

Arte conceitual representando o concreto metamaterial, ou metaconcreto, em uso em uma rodovia.
[Imagem: Amir Alavi via Midjourney]

Metaconcreto

Os metamateriais, que estão entre as tecnologias com maior impacto neste século, acabam de entrar em uma nova área um tanto inesperada: Na fabricação de concreto para a construção civil.

"O uso maciço de concreto em nossos projetos de infraestrutura implica a necessidade de desenvolver uma nova geração de materiais de concreto que sejam mais econômicos e ambientalmente sustentáveis, mas que ofereçam funcionalidades avançadas. Acreditamos que podemos alcançar todos esses objetivos introduzindo um paradigma metamaterial no desenvolvimento dos materiais de construção," disse o professor Amir Alavi, da Universidade de Pittsburgh (EUA).

Alavi e sua equipe já desenvolveram metamateriais autoconscientes e exploraram seu uso em aplicações como implantes inteligentes.

Agora, eles usaram os mesmos princípios para ajustar a fabricação do concreto, permitindo que o material seja projetado e construído especificamente para sua finalidade.

Com isto, atributos como fragilidade, flexibilidade e moldabilidade podem ser ajustados na criação da estrutura de concreto, permitindo que os construtores usem menos material sem sacrificar a resistência ou a longevidade.

As estruturas de concreto resultantes ficam leves e são mecanicamente ajustáveis, viabilizando o uso de concreto em várias aplicações, como materiais de absorção de choque, para desaceleração de veículos ou em sistemas de isolamento dos prédios contra atividades sísmicas.

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As peças individuais do concreto, neste primeiro protótipo, foram projetadas para gerar energia.
[Imagem: Kaveh Barri et al. - 10.1002/adma.202211027]

Concreto que gera eletricidade

Os primeiros protótipos do metaconcreto foram criados visando uma funcionalidade em grande demanda nos EUA, onde a maioria das estradas é feita de concreto: Ele gera eletricidade.

O material é composto por redes de polímero auxético (do grego antigo auxeto, que significa esticável) embutidas em uma matriz de cimento à qual é adicionado grafite, para que ela se torne eletricamente condutora.

A estrutura induz eletrificação de contato entre as camadas quando recebe uma carga mecânica. Como o material pode ser comprimido em até 15% sob carga cíclica, ele produz cerca 330 μW de potência.

Isso não é eletricidade suficiente para enviar energia à rede elétrica, mas é mais do que o bastante para alimentar sensores para monitoramento das estruturas civis ou estradas, além de terremotos.

Eventualmente, sugere a equipe, essas estruturas inteligentes poderão alimentar chips embutidos nas estradas para ajudar os carros autônomos a navegar nas rodovias quando os sinais de GPS são muito fracos ou o LIDAR não está funcionando.

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