O que uma pulga e uma águia têm em comum? Eles podem armazenar energia nos pés sem ter que contrair continuamente os músculos para pular alto ou segurar a presa. Agora, os cientistas da Queen Mary University of London e University of Cambridge criaram materiais que podem armazenar energia desta forma, ser espremido repetidamente sem danos, e até mesmo mudar de forma, se necessário.

Esses tipos de materiais são chamados de auxéticos e se comportam de maneira bem diferente dos materiais regulares. Em vez de ficar saliente quando pressionado, eles entram em colapso em todas as direções, armazenando a energia dentro.

Os projetos de materiais auxéticos atuais têm cantos agudos que os permitem dobrar sobre si mesmos, alcançando maior densidade. Esta é uma propriedade que foi reconhecida recentemente em designs de armaduras leves, onde o material pode desabar na frente de uma bala com o impacto. Isso é importante porque a massa na frente de uma bala é o maior fator na eficácia da armadura.

Os cantos agudos também concentram forças e causam a fratura do material se pressionado várias vezes, o que não é um problema para a armadura, pois ela é projetada para ser usada apenas uma vez.

Neste estudo, publicado em Fronteiras em materiais , a equipe de cientistas redesenhou os materiais com curvas suaves que distribuem as forças e tornam possíveis deformações repetidas para outras aplicações onde o armazenamento de energia e as propriedades do material que mudam a forma são necessários.

O trabalho estabelece a base para projetos de suportes 3-D leves, que também se dobram de maneiras específicas e armazenam energia que poderia ser liberada sob demanda.

Investigador principal, Dr. Stoyan Smoukov, da Queen Mary University of London, disse:"O futuro empolgante de novos designs de materiais é que eles podem começar a substituir dispositivos e robôs. Todas as funcionalidades inteligentes estão incorporadas ao material, por exemplo, a capacidade repetida de se agarrar a objetos da mesma forma que as águias se agarram à presa, e mantenha uma pegada semelhante à de um torno sem gastar mais força ou esforço. "

A equipe espera que seus projetos inspirados na natureza possam ser usados ​​em ferramentas de preensão com eficiência energética exigidas na indústria, materiais reconfiguráveis ​​sob demanda, e até mesmo reticulados com comportamento de expansão térmica exclusivo.

Eesha Khare, um estudante visitante de graduação da Universidade de Harvard que foi fundamental na definição do projeto, acrescentou:"Um grande problema para materiais expostos a condições adversas, como alta temperatura, é a sua expansão. Um material agora pode ser projetado para que suas propriedades de expansão variem continuamente para corresponder a um gradiente de temperatura mais distante e mais próximo de uma fonte de calor. Por aqui, será capaz de se ajustar naturalmente às mudanças repetidas e severas. "

Os designs de materiais auxéticos flexíveis, que não eram possíveis antes, foram adaptados especificamente para serem facilmente impressos em 3D, um recurso que os autores consideram essencial.

Dr. Smoukov acrescentou:"Crescendo as coisas camada por camada, de baixo para cima, as estruturas materiais possíveis são limitadas principalmente pela imaginação, e podemos facilmente tirar proveito das inspirações que recebemos da natureza. "