Materiais Avançados

Metamateriais ficam ativos e podem ser ligados e desligados

Metamateriais ficam ativos e podem ser ligados e desligados
Esta estrutura manipula ondas de som e mecânicas (vibração) conforme a necessidade, podendo ser desligado sem contato. [Imagem: Qiming Wang]

Propriedades físicas alteradas magneticamente

Os metamateriais, capazes de manipular ondas de virtualmente qualquer tipo - luz, som, aquáticas, sísmicas etc -, deram mais um salto de qualidade.

Agora eles podem ser controlados remotamente, com seus efeitos sobre as ondas podendo ser ligados ou desligados usando um campo magnético externo.

A diferença básica entre um material natural e um metamaterial - um material artificial - é que o primeiro tem suas propriedades definidas pelos átomos que o compõem, enquanto o segundo tem suas propriedades definidas pela sua forma, incluindo minúsculas saliências em sua superfície. Isto implica que as características de um metamaterial são definidas em seu projeto e em seu processo de fabricação.

Agora não é mais necessário que seja assim.

Uma estrutura deformável, fabricada por impressão 3D a partir de um material contendo partículas de ferro em uma estrutura de treliça, permite que o metamaterial seja comprimido usando um campo magnético. Desligando o campo magnético, ele volta ao seu estado inicial.

"Você pode aplicar uma força magnética externa para deformar a estrutura e alterar a arquitetura e a geometria dentro dela. Uma vez que você altera a arquitetura, você altera a propriedade. Queríamos alcançar esse tipo de liberdade para alternar entre os estados. Usando campos magnéticos, o interruptor é reversível e muito rápido," disse o professor Qiming Wang, da Universidade do Sul da Califórnia.

Metamaterial magnetoativo

O protótipo testado é capaz de bloquear ondas sonoras e vibrações mecânicas. O campo magnético comprime o metamaterial mas, ao contrário do que ocorreria com a aplicação de uma força de contato físico, o material não fica restrito.

Assim, quando uma onda acústica ou mecânica o atinge, ele a altera, gerando as propriedades únicas que impedem a passagem de ondas sonoras e vibrações mecânicas de certas frequências - os famosos mantos da invisibilidade. A novidade é que, quando o campo magnético é ligado, essa propriedade deixa de funcionar, e as ondas circulam livremente, como se o material não estivesse lá.

A expectativa é que essa capacidade de ligar e desligar possa levar à fabricação de circuitos práticos ainda mais versáteis - essencialmente, mantos da invisibilidade, escudos contra terremotos, barreiras sônicas contra tsunamis, coisas supertransparentes e uma série de outras possibilidades, tudo podendo ser ligado e desligado conforme a necessidade.

Bibliografia:

Magnetoactive Acoustic Metamaterials
Kunhao Yu, Nicholas X. Fang, Guoliang Huang, Qiming Wang
Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.201706348




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