Imagine materiais inteligentes que podem se transformar de rígidos como madeira em macios como uma esponja - e também mudar de forma.

Os engenheiros da Rutgers University-New Brunswick criaram materiais leves com impressão 4-D que pode levar a uma melhor absorção de choque, transformando asas de avião ou drone, robótica leve e pequenos dispositivos biomédicos implantáveis. Sua pesquisa é publicada na revista Horizontes de materiais .

impressao 3D, também conhecido como manufatura aditiva, transforma projetos digitais em objetos físicos, construindo-os camada por camada. A impressão 4-D é baseada nesta tecnologia, com uma grande diferença:ele usa materiais especiais e designs sofisticados para imprimir objetos que mudam de forma com as condições ambientais, como a temperatura agindo como um gatilho, disse o autor sênior Howon Lee, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial. O tempo é a quarta dimensão que permite que eles se transformem em uma nova forma.

"Acreditamos nesta interação sem precedentes da ciência dos materiais, mecânica e impressão 3-D criarão um novo caminho para uma ampla gama de aplicações interessantes que irão melhorar a tecnologia, saúde, segurança e qualidade de vida, "Lee disse.

Os engenheiros criaram uma nova classe de "metamateriais - materiais projetados para ter propriedades incomuns e contra-intuitivas que não são encontradas na natureza. A palavra metamateriais é derivada da palavra grega" meta, "que significa" superior "ou" além ".

Anteriormente, a forma e as propriedades dos metamateriais eram irreversíveis depois de fabricados. Mas os engenheiros da Rutgers podem ajustar seus materiais semelhantes ao plástico com calor, assim, eles permanecem rígidos quando atingidos ou tornam-se macios como uma esponja para absorver o choque.

A rigidez pode ser ajustada mais de 100 vezes em temperaturas entre a temperatura ambiente (73 graus) e 194 graus Fahrenheit, permitindo grande controle de absorção de choque. Os materiais podem ser remodelados para uma ampla variedade de finalidades. Eles podem ser temporariamente transformados em qualquer forma deformada e, em seguida, retornados à sua forma original quando aquecidos.

Os materiais podem ser usados ​​em asas de aviões ou drones que mudam de forma para melhorar o desempenho, e em estruturas leves que são colapsadas para lançamentos espaciais e reformadas no espaço para uma estrutura maior, como um painel solar.

Robôs macios feitos de macios, os materiais flexíveis e emborrachados inspirados no polvo podem ter flexibilidade ou rigidez variável, adaptadas ao ambiente e à tarefa em questão. Dispositivos minúsculos inseridos ou implantados em pessoas para diagnóstico ou tratamento podem ser temporariamente tornados macios e flexíveis para uma inserção minimamente invasiva e menos dolorosa no corpo, Lee disse.