Figura 1. As previsões do modelo teórico sugerem que as estruturas suturais encontradas em uma série de manifestações naturais evoluíram para suas geometrias ideais para atingir o melhor desempenho de amortecimento. Crédito:Universidade de Pequim
Materiais compostos avançados de alto desempenho integrando alta rigidez, força e excelente desempenho de amortecimento são uma demanda urgente na indústria aeroespacial, energia, transporte de alta velocidade e outros campos. Contudo, é difícil para os materiais de amortecimento tradicionais se destacarem tanto no desempenho de amortecimento quanto nas propriedades mecânicas estáticas. Em contraste, os materiais biológicos na natureza alcançam a coexistência de propriedades estáticas e de amortecimento superiores por meio de projetos de microestrutura sofisticados. Por exemplo, tesselações de sutura de diferentes escalas de comprimento são amplamente encontradas em materiais biológicos, como crânios de animais, bicos de pica-pau, cascos de tartaruga, sementes de beldroegas, etc.
Recentemente, a equipe de pesquisa do Professor Wei Xiaoding no Departamento de Mecânica e Ciências da Engenharia publicou seus estudos teóricos sobre o efeito da estrutura da sutura na dissipação de energia de biocompósitos no Jornal da Mecânica e Física dos Sólidos . Seu trabalho estabelece a relação entre a geometria sutural e o desempenho de amortecimento. Ele mostra como os biomateriais na natureza montam as unidades estruturais de suporte de carga delicadamente através das interfaces suturais para realizar a otimização simultânea de excelente capacidade de suporte de carga e desempenho de dissipação de energia dinâmica. A teoria pode explicar como diferentes materiais biológicos desenvolveram ângulos de sutura e amplitudes de diferentes escalas durante o longo processo evolutivo (Figura 1).
A equipe ainda sintetizou um composto bioinspirado com interfaces suturais por meio de uma impressora 3D multimaterial. Experimentos mostram que o projeto bioinspirado atinge um excelente desempenho de amortecimento ao mesmo tempo em que possui uma excelente capacidade de suporte de carga. O resultado deste estudo pode fornecer orientação valiosa para o projeto e fabricação de uma nova geração de materiais compostos estruturais avançados com excelentes propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas.
