Mecânica

Metal metamórfico muda de forma com calor

Mistura e metal e espuma para objetos metamórficos
O material muda do formato de um cilindro para um cubo e retorna ao seu formato original. [Imagem: Rob Shepherd Group/Cornell]

Transformers

Indo além das asas de avião que mudam de formato em pleno voo e das ligas metálicas que se lembram de seu formato original, sempre retornando a ele, os aparelhos verdadeiramente metamórficos vão mudar de formato conforme a necessidade.

E isso exigirá novos tipos de materiais, como uma liga metálica de alta porosidade que acaba de ser criada pela equipe do professor Rob Shepherd, da Universidade Cornell, nos EUA.

A espuma metálica muda de forma mediante um aquecimento moderado, suprido por um bico de ar quente, por exemplo. Ao esfriar, ela recupera não apenas seu formato original, mas também sua rigidez.

Embora o conceito não seja novo, é um dos materiais metamórficos de mais alta eficiência e maior versatilidade já criados, com aplicações promissoras no campo da robótica e da aeronáutica.

A propósito, a equipe do professor Shepherd aposta em robôs moles há muito tempo, o que já resultou em inovações como garras robóticas flexíveis, que mesclam a delicadeza com a força das garras mecânicas tradicionais, e até um coração de espuma que bate de verdade.

Metal de Field

A nova liga metálica híbrida mescla a dureza dos metais com a porosidade e a maciez das espumas, combinando as melhores propriedades de ambos - rigidez quando ela é necessária, e elasticidade quando é necessário mudar de forma.

O material também tem a capacidade de se autocurar quando sofre alguma avaria mecânica.

"É exatamente esta a ideia, ter um esqueleto quando você precisar dele, derretê-lo quando você não precisar dele, e depois refazê-lo," disse Shepherd.

O material híbrido é resultado da combinação de uma espuma de silicone poroso com uma liga metálica macia, conhecida como metal de Field, uma liga de bismuto, índio e estanho. Além do seu baixo ponto de fusão - 62º C - o metal de Field foi escolhido porque, ao contrário das ligas similares, ele que não contém chumbo, que pode limitar as aplicações.

Para fabricá-lo, a espuma de silicone é mergulhada no metal fundido e, em seguida, colocada em ambiente de vácuo, de modo que o ar nos poros da espuma seja removido e substituído pelo metal. A espuma resultante possui poros de cerca de 2 milímetros, mas isto pode ser ajustado para criar materiais mais duros ou mais flexíveis.

Bibliografia:

Morphing Metal and Elastomer Bicontinuous Foams for Reversible Stiffness, Shape Memory, and Self-Healing Soft Machines
Ilse M. Van Meerbeek, Benjamin C. MacMurray, Jae Woo Kim, Salin S. Robinson, Perry X. Zou, Meredith N. Silberstein, Robert F. Sepherd
Advanced Materials
Vol.: To be published
DOI: 10.1002/adma.201505991




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