Camuflagem física faz defeitos estruturais desaparecerem

Mec?nica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/05/2025

Camuflagem contra for?as

Seja projetando uma janela para um avi?o ou a passagem de um condu?te em um motor ou ve?culo, os engenheiros dedicam seus melhores esfor?os para garantir a integridade estrutural da pe?a, e eles fazem isso refor?ando o envolt?rio das aberturas. Mas refor?os raramente s?o perfeitos, e frequentemente criam fragilidades estruturais em outras ?reas.

Ao ver o progresso firme no campo das camuflagens e dos mantos de invisibilidade, Fernando Senhora e colegas da Universidade de Princeton e do Instituto de Tecnologia da Ge?rgia, ambos nos EUA, logo se perguntaram: E se constru?ssemos um manto da invisibilidade para o buraco que precisamos fazer?

Por mais maluco que possa parecer, deixar o buraco "invis?vel" funcionou, e a integridade estrutural da pe?a original foi integralmente mantida, como se o furo n?o tivesse sido feito.

"Imagine uma placa com um furo. Se voc? a submeter a um estresse, se voc? pux?-la, voc? ter? uma concentra??o de estresse que far? com que a placa falhe mais cedo do que sem o furo," detalhou a professora Emily Sanders. "Queremos projetar algo em torno desse furo, ou defeito, para que pare?a que o furo n?o existe."

? claro que n?o se trata de tornar a abertura invis?vel para os olhos: Foi necess?rio ocultar a abertura das for?as circundantes - de todas elas. Em vez de refor?ar a abertura para proteg?-la contra algumas for?as selecionadas, a nova abordagem reorganiza praticamente qualquer conjunto de for?as que possam afetar o material circundante para que elas evitem a abertura, dispensando qualquer necessidade de refor?o.

A t?cnica consiste em cercar as aberturas com microestruturas projetadas para proteger contra diversas cargas - for?as externas que causam tens?o, movimento ou deforma??o. O formato e a orienta??o das microestruturas s?o calibrados para lidar com as cargas mais desafiadoras enfrentadas pela estrutura, permitindo que os projetistas combatam m?ltiplas tens?es simultaneamente.

Invisibilidade estrutural

Os pesquisadores se inspiraram nos n?s das ?rvores, onde as microestruturas presentes nos n?s parecem direcionar a for?a ao redor do local de intrus?es, como galhos ou ra?zes, e manter a resist?ncia estrutural. O trabalho consistiu ent?o em projetar estruturas que fa?am o mesmo em materiais manufaturados.

A t?cnica se baseia em dois problemas de otimiza??o, idealizados para selecionar as melhores solu??es dentre uma gama de op??es. O primeiro problema revela as cargas que produzir?o o maior desafio para a estrutura do objeto, o que ? complicado porque as cargas sobre uma estrutura ou m?quina podem mudar conforme as circunst?ncias.

"Qualquer estrutura pode potencialmente ter um n?mero infinito de cargas. Cada vez que voc? dirige seu carro, as cargas s?o diferentes, o vento pode soprar em dire??es diferentes ou a temperatura pode oscilar," exemplificou o professor Gl?ucio Paulino.

Os pesquisadores descobriram que calcular de 6 a 10 das piores cargas para uma estrutura produz os resultados mais eficazes. Com essas informa??es, eles executaram um segundo problema de otimiza??o, este para encontrar a maneira mais eficaz de criar e implantar microestruturas ao redor de uma janela ou condu?te - ou mesmo de um defeito em forma de coelho.

A ideia ? semelhante ?s t?cnicas de camuflagem desenvolvidas para ocultar objetos no espectro eletromagn?tico, usando os metamateriais e as metassuperf?cies. As equa??es para um material s?lido s?o mais complicadas do que as do eletromagnetismo, mas o objetivo ? o mesmo. "Qualquer perturba??o el?stica ? ocultada pela camuflagem," disse Paulino. "? como se ela n?o existisse."

Como a camuflagem ? omnidirecional, ela ter? in?meras aplica??es, das aberturas para coloca??o de janelas nos avi?es e buracos para passar condu?tes em ve?culos e pr?dios, at? a restaura??o de obras de arte ou o implante de novos tecidos no corpo humano, diz a equipe.

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