Materiais líquidos notáveis ​​chamados colóides enrijecem com o impacto. Pesquisadores financiados pela Swiss National Science Foundation estudaram o efeito de impactos poderosos, como os produzidos por armas de fogo ou micrometeoritos.

À primeira vista, os colóides se assemelham a líquidos homogêneos, como leite ou plasma sanguíneo. Mas, na verdade, eles consistem em partículas em suspensão. Alguns colóides têm propriedades notáveis:eles podem enrijecer após um impacto e absorver choques superficiais. Esta propriedade é de interesse para muitas aplicações, de coletes à prova de balas a escudos de proteção para satélites. Pesquisadores financiados pela Swiss National Science Foundation (SNSF) descobriram que a forma como esses coloides funcionam pode mudar drasticamente em resposta a impactos muito fortes. Os cientistas também desenvolveram um modelo que torna essas propriedades mais fáceis de entender. O trabalho foi publicado na revista PNAS .

O professor da SNSF Lucio Isa e sua equipe da ETH Zurich criam os chamados cristais coloidais bidimensionais. Os cristais consistem em contas de sílica com vários milésimos de milímetro de diâmetro em uma mistura de água e glicerina. Em colaboração com Chiara Daraio da Caltech e Stéphane Job no Institut supérieur de mécanique de Paris, os pesquisadores estudaram como esse tipo de material absorve os choques.

A equipe observou que quando as partículas coloidais são micrométricas, a força e a velocidade do impacto mudam a forma como os choques são absorvidos. Abaixo de um certo limite, a viscosidade do líquido é o fator determinante, e os modelos clássicos descrevem muito bem o fenômeno. "Você tem que imaginar essas minúsculas contas de vidro em seu líquido, "diz Isa." Durante um impacto, as contas se movem e dispersam o fluido ao seu redor, mais ou menos rapidamente dependendo de sua viscosidade. O movimento do fluido é o que faz com que a coisa toda enrijeça. "

Quando o choque é particularmente intenso, o líquido não flui mais entre as contas, e eles se deformam. "Nesta situação, as propriedades físicas dos grânulos influenciam fortemente a absorção de choque, e as equações usuais não se aplicam mais, "diz Isa.

Impacto de uma bala

Para que as partículas tenham efeito, o impacto deve ser extremamente intenso, como os causados ​​por uma arma de fogo ou micrometeoritos (objetos do tamanho de grãos de areia capazes de atingir satélites à velocidade de dez quilômetros por segundo).

“Não foi fácil gerar impactos dessa intensidade em laboratório, "explica Isa. Para isso, os pesquisadores cobriram uma pequena porcentagem das contas de sílica com ouro. Quando exposto à luz laser pulsada, o ouro evaporou, produzindo uma poderosa onda de choque no colóide comparável àquela causada, dizer, pelo impacto de um micrometeorito.

Câmeras de ultra-alta velocidade registravam a ação através das lentes de um microscópio.

"Colóides exibindo tais propriedades são materiais realmente interessantes para estudar, "diz Isa." Por exemplo, eles podem até ser usados ​​para o desenvolvimento futuro de escudos de proteção de satélites contra impactos de micrometeoritos. "