Tecnologia Stealth, a ideia de reduzir a capacidade do inimigo de detectar um objeto, tem impulsionado avanços na pesquisa militar por décadas. Hoje, aeronave, navios de guerra e submarinos, mísseis e satélites são frequentemente cobertos com material absorvente de radar, como tinta, para escondê-los ou ocultá-los do radar, sonar, infravermelho e outros métodos de detecção. Um manto é um material de revestimento que torna um objeto indistinguível de seu entorno ou indetectável por medições de campo externas.

Guoliang Huang, o professor James C. Dowell do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial, disse que esses tipos de materiais de camuflagem são maduros, no sentido técnico, porque as propriedades do acústico (radar, sonar) e ondas ópticas (infravermelho) são bem compreendidas. Contudo, Huang disse que pouco ou nenhum trabalho conseguiu resolver o problema de camuflagem para ondas elásticas em mídia sólida, como uma onda sísmica propagada pelo solo. Recentemente, Huang, junto com seu ex-pós-doutorado e alunos, o professor assistente Hussein Nassar e o professor assistente de pesquisa Yangyang Chen, projetou e criou um novo metamaterial, um material estruturado artificialmente, que alcança um encobrimento de material elástico "perfeito".

"Este material é teórico e experimental - nós o criamos em nosso laboratório, "Huang disse." Nós o chamamos de 'material polar' porque percebemos que ele tem torque interno. Somos os primeiros a propor os princípios deste material e também os primeiros a projetar e fabricar este material. O conceito é, se você tem um objeto que deseja tornar invisível, você projeta algum tipo de material de revestimento ao redor do objeto para que, quando uma onda atingir o objeto, se passa ao redor do material sem refração. "

Por exemplo, um radar gera uma onda de radar, uma onda acústica, que refrata quando atinge um submarino, tornando-o visível. Mas se esse sub for revestido com um material de camuflagem, a onda do radar não refratará e o sub não poderá ser detectado.

“Se você quiser esconder algo na mídia sólida, isso é diferente, "Huang disse." Em mídia sólida, a onda é mais complicada do que a onda de radar porque em meios sólidos não temos apenas uma onda de compressão, mas também uma onda de cisalhamento. Na engenharia civil, lidamos com terremotos - ondas sísmicas, que têm ondas longitudinais e de cisalhamento, e a maior parte dos danos é causada pela onda de cisalhamento. "

Descoberta Fundamental

Huang disse que não há material natural que satisfaça o problema de longa data de invariância de transformação, em que propriedades não padrão são necessárias após certas transformações. Ele disse que o objetivo final de sua pesquisa é modelar, projetar e fabricar materiais que preencherão essa "lacuna comportamental". A nova classe de materiais de camuflagem ou polares que sua equipe criou é composta de uma estrutura graduada funcionalmente incorporada em um fundo contínuo isotrópico. As camadas foram impressas em 3D e montadas manualmente.

"Investigamos experimental e numericamente as características do manto proposto e encontramos um desempenho de camuflagem muito bom sob cargas de tensão e cisalhamento, "Huang escreveu em seu jornal, um dos dois artigos de pesquisa que Huang e sua equipe publicaram na Physical Review of Letters sobre o assunto de materiais polares.

Além de proteger estruturas contra ondas sísmicas, Huang disse que outra aplicação potencial do novo metamaterial seria suprimir vibrações em motores para reduzir o ruído.

"Ninguém foi capaz de projetar um material de camuflagem perfeito em mídia elástica por 20 anos, até produzirmos este novo material, "Huang disse." Para nós, é um avanço fundamental. Usamos impressão 3D para fazer este material para demonstrações fáceis de laboratório, mas este princípio pode ser usado com qualquer material. Metamaterial é um material estruturado - as propriedades são realizadas por meio da estrutura. "

"Os resultados que a equipe da Universidade de Missouri publicou recentemente são encorajadores, "disse o Dr. Dan Cole, gerenciador de programa, Escritório de Pesquisa do Exército, um elemento do Laboratório de Pesquisa do Exército do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA. "Esta pesquisa pode levar a novas estratégias para direcionar ondas mecânicas para longe de regiões críticas em objetos sólidos, o que poderia permitir novas capacidades de proteção e manobras de soldados. "

Os estudos, "Polar Metamaterials:A New Outlook on Resonance for Cloaking Applications" e "Physical Realization of Elastic Cloaking with a Polar Material, "foram publicados em Cartas de revisão física , um jornal da American Physical Society.