Quando se trata de ocupar espaço sem adicionar muito peso, a bolha não pode ser batida. Porque eles são principalmente de ar, eles são ultraleves e podem se expandir para preencher qualquer espaço.

Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia, em colaboração com pesquisadores do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia, recentemente descobriram uma maneira de explorar essas propriedades das bolhas para criar "microbombas, "um tipo de material que se expande com o calor para formar" microclusters, "que se adaptam para preencher seu confinamento físico.

Ao expandir para grandes volumes e preencher espaços, microclusters tornam-se extremamente leves com limites suaves e adaptáveis. Usando este material, os pesquisadores esperam ser capazes de melhorar o isolamento térmico e acústico, blindagem de interferência eletromagnética e um processo denominado bloqueio que tem sido usado em robótica e design de materiais.

A pesquisa foi co-liderada pelo pós-doutorado Hyesung Cho, que foi aconselhado por Shu Yang, professor de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn, e pós-doutorado Seunggun Yu, que foi aconselhado por Chong Min Koo, chefe do centro e principal cientista de pesquisa no Centro de Pesquisa de Arquitetura de Materiais em KIST. Seus resultados foram publicados em Nature Communications .

Além de determinar quantas bolhas seriam necessárias para ocupar um determinado espaço, os pesquisadores queriam saber como esse material preencheria os modelos e se eles poderiam inscrever padrões nas superfícies dos aglomerados.

"Nós nos inspiramos em como os fazendeiros japoneses fazem melancias quadradas, "Cho disse, "cultivando-os em gaiolas de plástico."

Para investigar isso, os pesquisadores prepararam micropoços de um material rígido que não pode ser deformado contra a expansão das microbombas. Eles então aqueceram cuidadosamente as microbombas, fazendo com que eles se expandam, afinando a casca ao redor da "bolha" sem quebrá-la.

Usando essa estratégia, os pesquisadores foram capazes de criar microclusters com uma grande variedade de formas, como círculos, triângulos, praças, pentágonos e hexágonos, e partições (de unidades únicas a múltiplas por cluster), perfis de aresta (de cantos redondos a agudos) e hierarquia. Eles foram capazes de transferir micro-nanopadrões para a superfície dos microclusters.

"O bom da nossa abordagem, "Yang disse, "é que podemos realmente inscrever qualquer padrão na parede dentro do confinamento físico, tão, quando o material se expande e amolece, vai moldar o padrão da parede nessas contas. "

Essas microbombas podem ser usadas em um processo chamado "bloqueio, "partículas se comprimindo em um espaço apertado. A interferência pode ser usada para agarrar objetos e pegá-los, que é especialmente útil em robótica. Outras propriedades físicas de sistemas emperrados são úteis na melhoria de materiais usados ​​em eletrônica, como telas de telefone.

Os pesquisadores esperam que uma melhor compreensão da explosão volumétrica das microbombas, bem como de como elas reagem a certas condições e a interação entre os átomos do material, permitirá que melhorem esse processo de bloqueio.

Usando este método, os pesquisadores também esperam criar materiais extremamente leves, capazes de preencher grandes espaços, o que pode ser útil no isolamento.

"Quando você olha para algo vazio, como um teto, "Yang disse." Há ar para realmente fornecer calor e isolamento acústico. A questão agora é como podemos projetar este material leve para refletir a luz, calor e / ou som, aproveitando as estruturas ocas além de uma função simples. "

Ao inscrever padrões nos microclusters, eles esperam imitar estruturas complexas na natureza, como os cabelos da formiga do Saara, que são ocos, mas triangulares. A superfície possui ondulações nas facetas superiores do prisma triangular e um fundo plano voltado para o corpo da formiga. O design complexo permite que o cabelo da formiga reflita efetivamente a luz infravermelha e mantenha o corpo da formiga fresco na areia quente do deserto.