Materiais Avançados

Metamateriais impressos em 3D são 14 vezes mais eficientes

Metamateriais impressos em 3D são 14 vezes mais eficientes
Os metamateriais são compostos por células individuais, projetadas para interagir de forma específica com as ondas eletromagnéticas. [Imagem: Abel Yangbo Xie/Duke University]

Metamateriais 3D

Os metamateriais eletromagnéticos acabam de ser levados para a terceira dimensão - e usando impressoras 3-D de baixo custo vendidas no comércio.

Para quem não se lembra, os metamateriais estão produzindo uma revolução na transmissão de dados e energia sem fios, além de serem a base para tecnologias como os mantos da invisibilidade, escudos contra terremotos, barreiras sônicas contra tsunamis e uma série de outras possibilidades.

A vantagem é que os cubos impressos de metamaterial interagem com as ondas eletromagnéticas 14 vezes mais fortemente do que os metamateriais equivalentes em 2-D - os testes foram feitos nas faixas de frequência de rádio e micro-ondas.

O uso de impressoras 3D deverá revolucionar o projeto e a prototipagem de novas categorias de aparelhos usando essa tecnologia.

"Há um monte de estruturas 3D complexas de metamateriais que as pessoas têm imaginado, projetado e feito em pequenos números para provar que elas funcionam. O desafio na transição para esses projetos mais complicados tem sido o processo de fabricação. Com a capacidade de fazer isso em uma impressora 3-D comum, qualquer um poderá construir e testar um protótipo em questão de horas a um custo relativamente baixo," disse o professor Steve Cummer, da Universidade de Duke, nos EUA, que recentemente usou essa técnica para criar uma câmara do silêncio.

Material condutor para impressora 3D

Os metamateriais eletromagnéticos 3D foram impressos utilizando um material eletricamente condutor compatível com uma impressora 3-D padrão.

O desafio foi justamente encontrar o material condutor certo, que pudesse ser usado diretamente em impressora 3-D comuns, projetadas para usar plásticos - é claro que existem impressoras 3D que imprimem com metal, mas elas custam cerca de US$ 1 milhão e ocupam uma sala inteira.

Benjamin Wiley e Shengrong Ye criaram um material imprimível que é 100 vezes mais condutor do que qualquer coisa atualmente no mercado. Eles pretendem comercializar sua invenção sob a marca Electrifi, através da Multi3D LLC, uma empresa emergente que a universidade está ajudando os dois a estruturar.

Embora ainda não seja tão condutivo quanto o cobre, a equipe acredita que o material é condutor o suficiente para criar metamateriais eletromagnéticos significativamente superiores aos atuais.

Bibliografia:

Microwave Metamaterials Made by Fused Deposition 3D Printing of a Highly Conductive Copper-based Filament
Yangbo Xie, Shengrong Ye, Christopher Reyes, Pariya Sithikong, Bogdan Popa, Benjamin J. Wiley, Steven A. Cummer
Applied Physics Letters
DOI: 10.1063/1.4982718




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