Aqui está um novo material capaz de se comportar como um líquido sob baixa pressão e, em seguida, solidificar instantaneamente sob impacto.
Pesquisadores da Caltech projetaram uma nova categoria de materiais, os "materiais arquitetados policatenários" (PAM), que desafiam os limites da física tradicional. Inspirados pela cota de malha medieval, essas estruturas abrem caminho para aplicações inovadoras.
Os PAM se destacam por sua estrutura em rede tridimensional, composta por anéis ou gaiolas interligados. Diferentemente dos materiais clássicos, seu comportamento não depende de sua composição química, mas de seu arranjo geométrico. Sob baixa tensão, eles se esticam e se deformam como fluidos. Por outro lado, sob pressão intensa, eles se rigidificam, absorvendo energia de maneira eficaz.
Propriedades híbridas inéditas inspiradas no passado
Os PAM são inspirados na cota de malha, uma armadura medieval feita de anéis metálicos entrelaçados. Essa estrutura oferece flexibilidade e resistência, uma combinação que os pesquisadores levaram a um nível superior. Usando formas geométricas complexas, eles criaram materiais capazes de se adaptar dinamicamente ao ambiente.
Os PAM combinam características de sólidos e fluidos. Sob baixa tensão, suas partículas deslizam umas sobre as outras, como em um líquido. Mas sob pressão mais forte, elas se bloqueiam, formando uma estrutura rígida. Essa dualidade os coloca em uma categoria à parte, entre materiais granulares e sólidos cristalinos.
Testes promissores e múltiplas aplicações potenciais
Os pesquisadores fabricaram protótipos de PAM usando impressoras 3D, com materiais variados como polímeros acrílicos e metais. Esses modelos, do tamanho de uma bola de golfe, foram submetidos a testes de compressão, torção e cisalhamento. Os resultados confirmaram sua capacidade de absorver impactos e se adaptar a diferentes forças.
Graças às suas propriedades únicas, os PAM poderiam revolucionar vários campos. Eles poderiam ser usados na fabricação de equipamentos de proteção, como capacetes ou coletes à prova de balas, ou em embalagens que absorvem impactos. Sua flexibilidade também os torna adequados para robótica flexível e dispositivos biomédicos.
Uma exploração ainda em andamento
Os pesquisadores planejam usar inteligência artificial para otimizar o design dos PAM e explorar novas configurações. Segundo Liuchi Li, coautor do estudo, "estamos apenas arranhando a superfície do que é possível". Esses materiais poderiam transformar nossa abordagem ao design de materiais nos próximos anos.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Science