Novo material absorve, se curva ou rebate impactos sob demanda

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/08/2025

Com a impressão 3D é possível construir treliças programadas para cada aplicação.
[Imagem: Julie Mancini]

Elastômeros de cristal líquido

Uma nova classe de materiais macios e programáveis demonstrou uma capacidade inédita para absorver impactos, além de os objetos poderem ser remoldados sob aquecimento. Na verdade, esses materiais podem absorver ou "devolver" o impacto, dependendo da velocidade com que são atingidos.

O material é construído a partir de elastômeros de cristal líquido (LCEs), que são polímeros elásticos que se movem em resposta ao calor, à luz ou à tensão mecânica.

A equipe usou os elastômeros para criar estruturas reticulares cuidadosamente projetadas, que são então impressas em 3D. Essas estruturas reticulares podem ser projetadas para, ao receberem um impacto, absorver a energia, enrijecer, amolecer ou até mesmo mudar de forma, dependendo da arquitetura da treliça e das condições ambientais.

O que torna esses materiais únicos é o modo como eles se comportam sob estresse mecânico. Ao contrário de materiais convencionais, como silicone ou espumas, que mantêm suas propriedades mecânicas durante a fabricação, os elastômeros de cristal líquido oferecem o que os pesquisadores chamam de "elasticidade suave" - sua estrutura molecular se reorienta sob estresse, conferindo ao material uma capacidade incomum de absorver energia e se recuperar após a deformação.

"O que mais me entusiasma é o nível de controle sem precedentes que temos agora, da escala molecular à estrutura macroscópica, o que nos permite projetar materiais que respondem e se adaptam ao seu ambiente," disse o pesquisador Rodrigo Telles, dos Laboratórios Berkeley, nos EUA. "Isso abre novas possibilidades para a engenharia de materiais com propriedades mecânicas ajustáveis."

É possível programar os comportamentos de mudança de forma, como contração em uma direção e expansão em outra.
[Imagem: Rodrigo Telles et al. - 10.1002/adma.202420048]

Comportamento depende da velocidade

Nos testes, as estruturas reticulares se mostraram macias e flexíveis sob compressão lenta; contudo, quando atingidas rapidamente, com impactos em alta velocidade, elas absorveram até 18 vezes mais energia do que as estruturas semelhantes à base de silicone.

E, ao contrário das estruturas de borracha convencionalmente usadas na absorção de choques, que frequentemente racham ou se estilhaçam sob impactos repetidos, as estruturas de cristal líquido permaneceram intactas, o que as torna promissoras para aplicações como equipamentos de proteção, peças aeroespaciais e sistemas robóticos metamórficos, que possam mudar de formato.

Os pesquisadores conseguiram isso alinhando cuidadosamente a estrutura molecular dos elastômeros durante um processo especial de impressão 3D. Cada feixe microscópico dentro da estrutura é alinhado como fibras musculares durante a impressão, graças a um processo baseado em extrusão que orienta as moléculas de cristal líquido conforme elas são depositadas. Essa direcionalidade integrada permite programar comportamentos de mudança de forma, como contração em uma direção e expansão em outra - as mudanças de forma são acionadas por temperatura.

A equipe agora planeja explorar projetos de treliças mais complexos e avançar ainda mais em aplicações dinâmicas, de coletes à prova de balas que respondem ao impacto em tempo real, até dispositivos biomédicos que se flexionam e se movem com o corpo.

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