Inspirado pela diversão de brincar com Legos, uma equipe internacional de pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Tianjin e da Universidade de Harvard usou a ideia de montar blocos de construção para tornar a promessa de materiais de próxima geração uma realidade prática.

Publicação online no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences Março, 20, Nan Yang do Laboratório de Design e Controle Inteligente de Sistemas Mecatrônicos Avançados e Jesse Silverberg do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia removeram um gargalo importante que atrasava a tradução do progresso científico para aplicações comerciais.

Silverberg descreveu assim:"Metamateriais estão impulsionando uma revolução na ciência dos materiais. A abordagem atual de construir coisas do dia a dia acaba sendo limitada porque os materiais com os quais trabalhamos têm uma gama relativamente estreita de propriedades e capacidades."

Metamateriais vão além do que é encontrado na natureza, reunindo elementos simples em padrões repetidos. Em grande escala, esses componentes menores influenciam a construção maior de maneiras incomuns. Yang observou "A variedade de aplicações está crescendo. Hoje, vemos metamateriais mecânicos usados ​​para moldar o fluxo de ondas vibracionais, como terremotos, para proteger edifícios. Amanhã, quem sabe o que virá a seguir. "

Os pesquisadores, Contudo, estavam preocupados com o fato de essas descobertas não terem passado do laboratório para o mercado com a rapidez necessária. Um desafio que eles notaram foi o tempo e a dificuldade de projetar para aplicações do mundo real.

Alguns anos atrás, origami - a arte de dobrar papel - foi reconhecido por sua capacidade de converter rapidamente folhas planas em padrões 3D com propriedades incomuns de metamateriais. "Embora seja fácil de dobrar, o tempo necessário para encontrar bons projetos para problemas práticos costuma ser muito caro, "disse Silverberg." Suponha que você queira um metamaterial mecânico para absorver o impacto durante um acidente de carro. Qual é o melhor design para isso? E mesmo se você encontrar um bom padrão de dobra, ele se encaixa no chassi do carro? "

Yang e Silverberg têm filhos pequenos. Eles descreveram seu momento 'ah-ha' assim:"Estávamos trabalhando tarde da noite no Skype e percebemos que a solução estava literalmente no chão à nossa frente. E se pudéssemos construir metamateriais como nossos filhos constroem com Legos?"

Essa percepção levou os pesquisadores a projetar um conjunto padrão de blocos de construção. "Começamos a projetar uma unidade básica, mais ou menos como o clássico tijolo Lego 2 por 4, mas em vez de fazê-los em cores diferentes, demos a eles diferentes propriedades mecânicas. Um duro, um macio, etc, "disse Silverberg. Uma vez projetado, a equipe foi capaz de criar estruturas maiores e mais elaboradas da mesma forma que seus filhos criavam navios e robôs multicoloridos.

Como exemplos, os pesquisadores mostraram como montar dois tipos diferentes de `materiais de camuflagem 'mecânicos. Eles também deram exemplos de como um conjunto pré-determinado de propriedades pode ser projetado em estruturas 3D arbitrárias, um desafio altamente elusivo desde o início da pesquisa de metamateriais.

Yang continuou, "Agora que temos uma estratégia básica, estamos trabalhando no projeto de ainda mais 'tijolos' e métodos para montá-los rapidamente. "Silverberg acrescentou, "Olhando para o futuro, prevemos ferramentas que permitem a qualquer pessoa com um computador projetar metamateriais complexos com facilidade. "