Metamateriais mecânicos, que exibem propriedades incomuns, como transformação de forma e programabilidade, foram encontrados para exibir outras características surpreendentes. Quando os materiais são um pouco maiores, novas regras parecem se aplicar. Isso foi descoberto por pesquisadores da AMOLF, Leiden University e a University of Amsterdam. Suas descobertas serão publicadas em Física da Natureza em 25 de setembro.

"Em materiais padrão, como elástico, entendemos o que acontece quando você adiciona mais material, "diz o primeiro autor Corentin Coulais." Se você fizer o elástico com o dobro do comprimento, então é duas vezes mais fácil de alongar. Essa é a mecânica básica. Mas os metamateriais mecânicos são diferentes. O exato oposto pode acontecer. Por exemplo, descobrimos que um metamaterial longo pode realmente ser mais rígido do que um curto. "

Até agora, a pesquisa em metamateriais foi focada em sistemas relativamente pequenos nos quais aspectos como a programabilidade são facilmente investigados. "Contudo, suspeitamos que diferentes efeitos ocorreriam em sistemas maiores, ", diz Coulais." Já estudamos isso extensivamente. "

Como pós-doutorado no grupo de Metamateriais Mecânicos de Martin van Hecke, Coulais examinou uma tira relativamente simples de metamaterial junto com o aluno de mestrado da Universidade de Leiden, Chris Kettenis. Este metamaterial unidimensional, construído a partir de elementos rígidos que podem girar ligeiramente em relação uns aos outros, inesperadamente tornou-se mais rígido quando seu comprimento foi dobrado. O efeito de escala impressionante também ocorreu no caso de metamateriais bidimensionais e tridimensionais mais complexos.

A equipe também descobriu que havia também uma escala de comprimento característica que marcava a transição do pequeno para o grande. Coulais diz, "Vemos que acima desta escala, a funcionalidade especial dos metamateriais se desgasta, por assim dizer. Os efeitos especiais da estrutura geométrica se espalham. "

Coulais enfatiza que apenas o design do metamaterial é responsável pela escala de comprimento característica. Leva, por exemplo, a influência da flexibilidade dos pontos de pivô entre os quadrados. As propriedades intrínsecas da borracha da qual o metamaterial é feito não são relevantes. "Este é realmente um novo fenômeno da física que agora também podemos reproduzir em simulações de computador."

É claro que os projetistas de metamateriais devem levar em consideração a escala de comprimento característica. Contudo, isso não limita as possibilidades, diz Coulais. "Pelo contrário, a nova física que agora descrevemos em Física da Natureza na verdade, introduz uma nova gama de possibilidades. "

Outra consequência dos efeitos de escala também veio à tona. Quando o material é maior, um pequeno deslocamento na posição do ponto de pressão dará origem a uma resposta completamente diferente do material. Isso abre possibilidades para projetar materiais que incorporam diferentes tipos de comportamento. Um exemplo é um material que pode ser flexível e rígido, dependendo de como é contraído. Coulais agora trabalha no Instituto de Física da Universidade de Amsterdã (UvA), onde continua seu trabalho pioneiro com seu próprio grupo de pesquisa. "Ainda há muito a descobrir sobre esses materiais incomuns."