Camuflagem quimera esconde coisas da luz visível, microondas e infravermelho

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/02/2024

Visão esquemática e foto do protótipo da camuflagem quimérica.
[Imagem: Zhao-Hua Xu et al. - 10.1073/pnas.2309096120]

Camuflagem quimérica

Pesquisadores chineses levaram os mantos de invisibilidade a um novo patamar inspirando-se na Quimera da mitologia grega, um ser mítico fruto da fusão de dois ou mais animais.

Neste caso, Zhao-Hua Xu e seus colegas combinaram as características de três animais de sangue frio - o camaleão, a perereca-de-vidro e o dragão barbudo - para criar um material híbrido que funciona como uma capa da invisibilidade muito mais versátil do que qualquer uma que havia sido feita até agora.

Os metamateriais são materiais sintéticos com a capacidade única de manipular ondas eletromagnéticas. Em vez de terem suas propriedades ditadas pela sua composição química, esses materiais artificiais têm propriedades definidas por sua estrutura, essencialmente microestruturas (conhecidas como meta-átomos) projetadas para refletir as ondas eletromagnéticas da maneira desejada.

Esses meta-átomos funcionam como antenas de luz ao interagir com as ondas eletromagnéticas, o que significa que cada metamaterial tipicamente consegue interagir com ondas de uma faixa de frequências bastante definida (banda estreita).

Foi aqui que a equipe chinesa inovou, criando uma camuflagem de grande largura de banda, que consegue tornar qualquer coisa quase invisível ao longo dos espectros de luz visível, microondas e infravermelho.

Conceito do manto de invisibilidade, mostrando as diversas faixas do espectro nas quais ele atua.
[Imagem: Zhao-Hua Xu et al. - 10.1073/pnas.2309096120]

Quimera biomimética

O novo metamaterial foi batizado de Quimera porque incorpora as mudanças de cor do camaleão, a transparência da rã-de-vidro (ou perereca-de-vidro) e a capacidade do dragão barbudo de regular sua temperatura.

O camaleão muda a cor e o tom da pele. O metamaterial imita isto ajustando suas propriedades de reflexão de micro-ondas para se misturar com diferentes paisagens, desde superfícies de água até pastagens.

A rã-de-vidro, encontrada nas florestas tropicais da América Central e do Sul, esconde a maior parte do sangue no fígado durante o sono, tornando o resto do corpo transparente. A camuflagem Quimera imita isto ao ter seus circuitos inseridos entre camadas de plástico PET e vidro de quartzo, atingindo um nível de transparência óptica que lembra a invisibilidade natural da perereca.

O dragão barbudo regula sua temperatura corporal mudando a cor do seu dorso, de um amarelo claro, quando precisa se refrescar, para um marrom escuro, que pode mantê-lo aquecido. Imitar esse comportamento permitiu esconder o calor gerado pela eletricidade que aciona os circuitos da superfície do metamaterial, que poderiam ser expostos a detectores infravermelhos.

Ambiente de testes para cada ambiente previsto no conceito, e gráficos mostrando a faixa de resposta.
[Imagem: Zhao-Hua Xu et al. - 10.1073/pnas.2309096120]

Resultados muito bons

O metamaterial biomimético foi construído sobrepondo-se diversas camadas, cada uma com suas propriedades específicas de manipulação de um comprimento de ondas.

Uma das camadas reflete microondas, outra possui circuitos que conferem a ilusão de transparência e outra esconde as emissões de calor por meio de um mecanismo para alterar a cor do metamaterial para fins de resfriamento.

O resultado não é perfeito para nenhuma das propriedades, mas o resultado global é um marco no campo dos mantos de invisibilidade, oferecendo uma camuflagem de ótimo nível, em alguns casos não suficiente para enganar o olho humano, mas ótimo para ludibriar câmeras de segurança, por exemplo.

Os pesquisadores afirmam que o desempenho apresentado mesma nesta primeira versão já é suficiente para aplicações em conservação da vida selvagem, ajudando na observação não invasiva de animais em seus habitats naturais.

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