Material magnético reprogramável tem usos ilimitados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2025

O rearranjo dos elementos internos altera as propriedades do material, que pode ir de rígido a flexível em uma variação contínua.
[Imagem: Carlos Perez-Garcia et al. - 10.1002/adma.202412353]

Metamaterial magnético

É possível reprogramar a forma e o comportamento estrutural de materiais artificiais dotados de propriedades eletromagnéticas, e fazer isso sem a necessidade de modificar sua composição.

Esta tecnologia, que abre as portas para inovações em inúmeras áreas, da engenharia à biomedicina e a robótica macia, foi desenvolvida por Carlos Garcia e colegas das universidades Carlos III de Madrid (Espanha) e Harvard (EUA).

A inovação está no desenvolvimento de técnicas para reprogramar metamateriais mecânicos através da utilização de ímãs flexíveis distribuídos pela sua estrutura - metamateriais são materiais artificiais cujas propriedades dependem da sua estrutura física, e não da sua composição química.

"O que é inovador na nossa proposta é a incorporação de pequenos ímãs flexíveis numa matriz romboide rotativa, que permite modificar a rigidez e a capacidade de absorção de energia da estrutura, alterando simplesmente a distribuição desses ímãs ou aplicando um campo magnético externo. Isto confere propriedades únicas que não estão presentes nos materiais convencionais nem na natureza," explicou o professor Daniel González, coordenador da equipe.

Este é um passo importante para a criação de estruturas mecânicas reconfiguráveis, úteis em setores como a robótica, a proteção contra impactos e a engenharia aeroespacial.

O comportamento do material é ditado pela estrutura e dimensão dos seus meta-átomos.
[Imagem: Carlos Perez-Garcia et al. - 10.1002/adma.202412353]

Múltiplas aplicações

A equipe começou identificando e caracterizando diferentes materiais, centrando a atenção no comportamento de cada um em função das orientações dos campos magnéticos. Ao estudar o modo como a orientação, a magnetização residual e a rigidez dos ímãs afetam as respostas estáticas e dinâmicas do metamaterial, eles conseguiram criar uma técnica de reorientação que permite ajustar o comportamento do material como um todo.

"Ao modificar a posição dos ímãs para modular a interação magnética entre eles, podemos obter comportamentos completamente diferentes no material," disse Carlos.

As aplicações desse tipo de metaestrutura são praticamente infinitas, segundo os pesquisadores.

"Desde estruturas de proteção contra impactos, componentes adaptativos em robótica macia até sistemas amortecedores inteligentes em exoesqueletos. No domínio dos esportes, elas poderão ser utilizadas para modificar a resposta mecânica de uma sola desportiva através das interações dos elementos nela incorporados, tornando certas zonas mais flexíveis ou mais rígidas para melhorar a passada de uma pessoa ou de um corredor.

"Abrem-se também possibilidades inovadoras no domínio da biomedicina. Por exemplo, poderíamos introduzir modificações destas estruturas em um vaso sanguíneo obstruído e, através da aplicação de um campo magnético externo, expandir a matriz para conseguir a sua desobstrução," exemplificou Josué Ruiz, membro da equipe.

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