Materiais sintéticos agora podem ser fortes e flexíveis simultaneamente

Materiais Avan?ados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2025

Resistente e el?stico

Metamateriais s?o materiais sint?ticos com estruturas que lhes conferem propriedades que nenhum material natural tem - suas propriedades dependem da sua estrutura f?sica, e n?o de sua composi??o qu?mica.

A maioria dos in?meros desenvolvimentos na ?rea tem-se concentrado em metamateriais mais resistentes e mais r?gidos, que parecem mais adequados ? maioria das aplica??es, j? que eles tipicamente t?m que lidar com ondas. Mas h? uma desvantagem: Quanto mais r?gido um material, menos flex?vel ele ?.

Mas a ajuda j? est? a caminho: James Surjadi e colegas do MIT descobriram uma maneira de fabricar um metamaterial que seja resistente e el?stico simultaneamente. O material base continua sendo altamente r?gido e quebradi?o, mas ele ? ent?o impresso em padr?es precisos e intrincados, que formam uma trama resistente e flex?vel.

A chave para essas propriedades duplas est? no uso do material r?gido para criar estruturas microsc?picas - os chamados meta-?tomos - e ent?o tec?-los em uma arquitetura que gere um material macio em macroescala.

Essa rede dupla microsc?pica, impressa com um pol?mero semelhante ao acr?lico, resulta em um material que pode se esticar at? quatro vezes o seu tamanho sem se romper - em compara??o, o pol?mero em outras formas tem pouca ou nenhuma elasticidade e se estilha?a facilmente. Assim, o material pertence tamb?m ? classe emergente dos materiais nanoarquitetados, ou nanoengenheirados - veja Chegou a era da nanoengenharia estrutural.

Unidades r?gidas tecidas

Os pesquisadores afirmam que essa nova t?cnica de rede dupla pode ser aplicada a outros materiais, por exemplo para fabricar cer?micas, vidros e metais el?sticos.

Esses materiais resistentes, por?m flex?veis, podem ser transformados em tecidos resistentes a rasgos, semicondutores flex?veis, serem usados para o encapsulamento de chips eletr?nicos e estruturas dur?veis, por?m flex?veis, para o cultivo de c?lulas para reparo de tecidos etc.

"Estamos abrindo um novo territ?rio para os metamateriais," afirmou o professor Carlos Portela. "Voc? poderia imprimir um metal ou cer?mica de dupla rede e obter muitos desses benef?cios, pois exigiria mais energia para quebr?-los, e eles seriam significativamente mais el?sticos."

Al?m das propriedades mec?nicas

Para testar seu conceito, a equipe fabricou um metamaterial combinando duas arquiteturas microsc?picas. A primeira ? uma estrutura r?gida, em forma de grade, formada por pontaletes e treli?as. A segunda ? um padr?o de espirais que se entrela?am em torno de cada pontalete e treli?a. Ambas as redes s?o feitas do mesmo pl?stico acr?lico e impressas de uma s? vez, utilizando uma t?cnica de impress?o a laser de alta precis?o chamada litografia de dois f?tons.

O novo projeto de rede dupla conseguiu esticar tr?s vezes seu pr?prio comprimento, o que ? 10 vezes mais do que um metamaterial convencional com padr?o de treli?a impresso com o mesmo pl?stico acr?lico. Segundo a equipe, a resist?ncia el?stica do novo material adv?m das intera??es entre as estruturas r?gidas e a trama mais desordenada e enrolada, ? medida que o material ? tensionado e puxado.

"At? agora, falamos sobre propriedades mec?nicas, mas e se tamb?m pudermos torn?-las condutivas, ou seja, responsivas ? temperatura? Para isso, as duas redes poderiam ser feitas de pol?meros diferentes, que respondam ? temperatura de maneiras diferentes, de modo que um tecido possa abrir seus poros ou se tornar mais flex?vel quando est? quente e possa ser mais r?gido quando est? frio. Isso ? algo que podemos explorar agora," anunciou Portela.

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