Materiais Avançados

Os materiais que não concordam com as leis da física

Auxéticos: materiais que desafiam as leis da física
O mundo real é sempre mais complicado, mas a equipe já está produzindo seus protótipos usando unidades fabricadas por impressão 3D para testar a capacidade preditiva do seu modelo. [Imagem: Metamaterials Unit/Chemistry/University of Malta]

Auxéticos

Puxe um elástico e ele se tornará mais longo e mais fino. Faça isso com virtualmente qualquer outro material, e o fenômeno se repetirá.

Por isso, até há pouco tempo os cientistas acreditavam que essa era uma "lei geral na natureza", que todos os materiais que se esticam, por decorrência se afinam.

Mas eles estavam enganados: surgiram pela frente alguns "materiais impossíveis", que engrossam quando esticados, ou que esticam quando comprimidos.

Assim são os chamados materiais auxéticos, que prontamente se mostraram potencialmente muito úteis, por exemplo, para a fabricação de stents e outros dispositivos médicos para combater o entupimento de veias e artérias, além de materiais inteligentes para uso em robótica e na indústria aeroespacial.

Antes que todas essas possibilidades virem realidade, contudo, os cientistas precisam entender exatamente como esses materiais auxéticos se formam e se comportam, para que seja possível adequá-los a cada uso.

Isto agora ficou mais fácil, graças a um modelo desenvolvido por Ruben Gatt e seus colegas da Universidade de Malta.

Taxa de Poisson

A estrutura do modelo é representada por uma série de quadrados conectados, que a equipe chama de "subunidades rotativas rígidas". Quando esses elementos giram uns em relação aos outros, a densidade do material diminui, mas sua espessura aumenta.

Isto explica a propriedade dos materiais auxéticos chamada "taxa negativa de Poisson", que os torna mais grossos num sentido quando são tensionados na perpendicular.

Usando o modelo, torna-se possível construir metamateriais auxéticos hierárquicos, que sejam mais versáteis em termos de suas propriedades mecânicas, que podem então ser ajustadas, controladas e variadas ao longo das suas dimensões.

"Com a perspectiva realista de propriedades mecânicas auxéticas ajustáveis [...] o potencial de aplicações destas novas estruturas de metamateriais, particularmente na área da biomedicina e catálise, torna-se verdadeiramente entusiasmante," disse o professor Anselm Griffin.

É claro que o mundo real é sempre mais complicado do que os modelos, mas a equipe já está produzindo seus protótipos usando unidades fabricadas por impressão 3D para testar a capacidade preditiva do seu modelo matemático.

Bibliografia:

Hierarchical Auxetic Mechanical Metamaterials
Ruben Gatt, Luke Mizzi, Joseph I. Azzopardi, Keith M. Azzopardi, Daphne Attard, Aaron Casha, Joseph Briffa, Joseph N. Grima
Nature Scientific Reports
Vol.: 5: 8395
DOI: 10.1038/srep08395




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