p Julia Greer, professor de ciência dos materiais, mecânica e engenharia médica na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas da Caltech, cria materiais a partir de blocos de construção em escala micro e nano que são organizados em arquiteturas sofisticadas que podem ser periódicas, como uma treliça, ou arbitrário. Descrito como "materiais arquitetados, "às vezes exibem propriedades incomuns. Por exemplo, Greer criou cerâmicas com capacidade de recuperação semelhante a espuma, armações leves, mas ultra fortes, que podem se recuperar após a compressão, e baterias mecanicamente robustas. p Trabalhando com Yong-Wei Zhang, do Institute of High Performance Computing em Cingapura, Greer determinou que a falha de materiais arquitetados - o ponto em que eles quebram quando comprimidos ou esticados - pode ser descrita usando a mecânica contínua clássica, que modela o comportamento de um material como uma massa contínua em vez de partículas individuais (ou "discretas").

p Essa descoberta implica uma dualidade com a natureza desses materiais - na medida em que podem ser pensados ​​tanto como partículas individuais quanto como um único coletivo. As descobertas de Greer e Zhang foram anunciadas em um artigo publicado pela revista Materiais Funcionais Avançados em 13 de dezembro.

p Os materiais arquitetados são interessantes para os engenheiros por causa de suas propriedades frequentemente incomuns, mas seu comportamento pode ser difícil de prever. É impossível saber como eles responderão ao estresse até que sejam criados em um laboratório e testados. Como tal, a criação desses materiais tem sido em grande parte tentativa e erro:os pesquisadores sonham com novas estruturas de treliça e, em seguida, trituram e esticam para ver o quão fortes são. Embora esse processo tenha levado a algumas descobertas interessantes, ser capaz de prever como uma determinada rede funcionará sob pressão antes de realmente construí-la tornaria mais fácil para os engenheiros criarem materiais construídos de propósito.

p A equipe fabricou uma treliça de oco, Feixes de óxido de alumínio com 50 nanômetros de espessura, e então realizaram testes de "falha":eles colocaram a rede sob tensão e registraram quando e como ela rachou. Os testes mostraram que o material tem uma relação resistência sobre densidade, ou "força específica, "que é quatro vezes maior do que qualquer outro material relatado até o momento.

p Mais importante, os testes de falha permitiram que a equipe criasse uma teoria de como os materiais arquitetados falham em geral. "Esta nova análise nos dá uma abordagem muito poderosa para projetar novos materiais que são particularmente resistentes a danos e rasgamento, mantendo um peso excepcionalmente baixo, "Greer diz.

p Compreender quando e como um material falha é fundamental para ser útil em aplicações do mundo real, onde nunca seria empurrado para além do ponto de falha. Essas informações permitem a criação de novos materiais que são mais leves e fortes do que qualquer um já produzido - e que irão falhar por simples formas previsíveis. Por contraste, muitos convencionais (isto é, materiais não arquitetados) falham repentinamente e de maneiras que podem ser difíceis de prever e descrever, Greer diz.

p O artigo é intitulado "Dualidade Discreta-Contínua de Materiais Arquitetados:Falha, Imperfeições, e fratura. "