Inspirado por elementos encontrados na natureza, pesquisadores da Universidade de New Hampshire dizem que a estrutura ondulada em forma de quebra-cabeça do delicado tegumento da semente, encontrados em plantas como suculentas e algumas gramíneas, poderia conter o segredo para a criação de novos materiais inteligentes fortes o suficiente para serem usados ​​em itens como armadura corporal, telas, e painéis de avião.

"A principal função do tegumento é proteger a semente, mas também precisa se tornar macio para permitir que a semente germine, então a propriedade mecânica muda, "disse Yaning Li, professor associado de engenharia mecânica. "Aprendendo com a natureza, pode ser possível adaptar a geometria e criar a arquitetura de um material inteligente que pode ser programado para ampliar a resistência e resistência, mas também ser flexível e ter muitas aplicações diferentes."

Os blocos de construção do tegumento da semente são células epidérmicas em forma de estrela que se movem por articulações intercelulares em ziguezague para formar um compacto, exterior em mosaico que protege o interior da semente de danos mecânicos e outras tensões ambientais, como a seca, congelando, e infecção bacteriana. Para entender melhor a relação entre os atributos estruturais e funções da microestrutura única do tegumento, protótipos foram projetados e fabricados usando impressão 3D multi-material, e experimentos mecânicos e simulações de elementos finitos foram realizados nos modelos.

"Imagine uma janela, ou o exterior de um avião, que é muito forte, mas não quebradiço, "disse Li." Esse mesmo conceito poderia criar um material inteligente que poderia ser adaptado para se comportar de maneira diferente em diferentes situações, seja uma armadura corporal mais flexível que ainda seja de proteção ou outro material semelhante. "

Os resultados, publicado no jornal Materiais avançados , mostram que a ondulação das estruturas em mosaico do tegumento da semente, chamados tesselações suturais, desempenha um papel fundamental na determinação da resposta mecânica. Geralmente, quanto mais ondulado for, quanto mais uma carga aplicada pode efetivamente transitar da interface ondulada suave para a fase dura, e, portanto, tanto a resistência geral quanto a tenacidade podem ser aumentadas simultaneamente.

Os pesquisadores dizem que os princípios de design descritos mostram uma abordagem promissora para aumentar o desempenho mecânico de compósitos lado a lado de materiais feitos pelo homem. Uma vez que as propriedades mecânicas gerais dos protótipos podem ser ajustadas em uma faixa muito grande, simplesmente variando a ondulação das estruturas em mosaico, eles acreditam que pode fornecer um roteiro para o desenvolvimento de novos compostos com graduação funcional que podem ser usados ​​na proteção, bem como absorção e dissipação de energia. Há uma patente pendente que foi registrada pela UNHInnovation, que defende, gerencia, e promove a propriedade intelectual da UNH.