Metamateriais
mecânicos revelam novo fenômeno da física
Redação do Site Inovação Tecnológica -
16/10/2017
Os estranhos efeitos gerados por esses materiais artificiais estão de
alguma forma ligados ao seu tamanho. [Imagem: AMOLF/Coulais]
Morfológicos e programáveis
Os metamateriais mecânicos,
que exibem propriedades incomuns, como a capacidade de mudar de forma
e a programabilidade, podem
apresentar outros recursos surpreendentes.
Quando esses metamateriais
mecânicos crescem acima de um limiar típico, eles passam a se comportar
obedecendo a um conjunto novo de regras, regras diferentes daquelas que regem
seu comportamento em escala menor.
"Em materiais comuns, como
um elástico, entendemos o que acontece quando você adiciona mais
material," explica Corentin Coulais, do Instituto AMOLF, na Holanda.
"Se você faz uma fita de borracha duas vezes maior, então ela será duas
vezes mais fácil de esticar. Isso é mecânica básica. Mas os metamateriais
mecânicos são diferentes. O exato oposto pode acontecer. Por exemplo,
descobrimos que um metamaterial longo pode realmente ser mais rígido do que um
curto."
Propriedades dependentes da
dimensão
Coulais começou com uma fita de
metamaterial mecânico unidimensional, construído a partir de elementos rígidos
que podem girar ligeiramente um em relação ao outro. Quando ele fabricou a
mesma estrutura com o dobro do tamanho, porém, o material inesperadamente ficou
mais rígido. Ele então repetiu esse teste de escala com metamateriais mais complexos,
de duas e três dimensões, e o efeito se repetiu.
Com os dados, a equipe constatou
que há uma escala de comprimento característica que marca a transição de regras
que regem os metamateriais segundo suas dimensões. "Vimos que, acima desta
escala, a funcionalidade especial dos metamateriais desaparece, por assim
dizer. Os efeitos especiais da estrutura geométrica se espalham," disse
Coulais.
O pesquisador enfatiza que é
apenas o design do metamaterial que é responsável pela escala de
comprimento característica, definindo essa passagem de "pequeno" para
"grande". As propriedades intrínsecas dos blocos fundamentais,
incluindo sua composição química, não são relevantes. "Este é realmente um
novo fenômeno da física que agora conseguimos reproduzir também em simulações
de computador," contou ele.
Coulais acrescenta que não vê
isso como uma limitação para as promissoras possibilidades dos metamateriais
mecânicos, ainda que os projetistas desses materiais morfológicos precisem
levar em conta a escala de comprimento característico: "Pelo contrário, a
nova física que descrevemos agora introduz uma nova gama de
possibilidades."
Bibliografia:
A characteristic length scale causes anomalous size effects and boundary programmability in mechanical metamaterials
Corentin Coulais, Chris Kettenis, Martin van Hecke
Nature Physics
DOI: 10.1038/nphys4269
A characteristic length scale causes anomalous size effects and boundary programmability in mechanical metamaterials
Corentin Coulais, Chris Kettenis, Martin van Hecke
Nature Physics
DOI: 10.1038/nphys4269
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