Pesquisadores liderados pelo professor da CEE Oscar Lopez-Pamies derivaram as equações governantes que descrevem e explicam o comportamento mecânico macroscópico de elastômeros preenchidos com inclusões líquidas diretamente em termos de seu comportamento microscópico. O trabalho é descrito em um artigo de Lopez-Pamies e Ph.D. estudante Kamalendu Ghosh publicou recentemente no Journal of the Mechanics and Physics of Solids .
"Desde a descoberta, no início de 1900, de que a adição de negro de fumo e nanopartículas de sílica à borracha resultou em um material compósito com propriedades drasticamente aprimoradas, esforços têm sido continuamente dedicados a entender quando e como a adição de cargas a elastômeros leva a materiais com novas propriedades mecânicas e físicas", escreveu Lopez-Pamies. "O foco tem sido quase exclusivamente em inclusões de enchimento sólido."

Resultados teóricos e experimentais recentes revelaram que, em vez de adicionar inclusões sólidas aos elastômeros, a adição de inclusões líquidas pode levar a uma nova classe de materiais ainda mais empolgante com potencial para permitir uma variedade de novas tecnologias. Alguns exemplos incluem elastômeros preenchidos com líquidos iônicos, metais líquidos e ferrofluidos, que exibem combinações únicas de propriedades mecânicas e físicas.

"A razão por trás dessas novas propriedades é dupla", escreveu Lopez-Pamies. "Por um lado, a adição de inclusões líquidas aos elastômeros aumenta a deformabilidade geral. Isso contrasta com a adição de cargas convencionais que, sendo feitas de sólidos rígidos, diminuem a deformabilidade. Além disso, a mecânica e a física das interfaces que separam um sólido elastômero de inclusões líquidas incorporadas, embora insignificante quando as inclusões são grandes, pode ter um impacto significativo e até dominante na resposta macroscópica do material quando as partículas são pequenas.

"Surpreendentemente, as equações estabelecem que esses materiais se comportam como sólidos, embora sólidos com um comportamento macroscópico que depende diretamente do tamanho das inclusões líquidas e do comportamento das interfaces elastômero/líquido. Isso permite acesso a uma gama incrivelmente grande de comportamentos fascinantes ajustando adequadamente o tamanho das inclusões e a química das interfaces elastômero/líquido. Um desses comportamentos notáveis ​​é o "camuflagem", quando o efeito das inclusões pode desaparecer."

Este trabalho foi feito como parte da bolsa de Lopez-Pamies do programa NSF, Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future (DMREF). Por sua vez, o DMREF faz parte da Iniciativa Genoma de Materiais multi-agências, que visa abrir caminho para a descoberta, fabricação e implantação de materiais avançados. + Explorar mais

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