Novas pesquisas analisam como a geometria das conchas se relaciona com a entrada de energia necessária para ativar a instabilidade instantânea.
Na natureza, diversos organismos, como o beija-flor e a armadilha de Vênus, usam movimentos rápidos de encaixe para capturar presas, inspirando engenheiros a criar projetos que funcionem usando a instabilidade instantânea das estruturas das conchas. O snapping libera rapidamente a energia elástica armazenada e não requer um estímulo aplicado continuamente para manter uma forma invertida em estruturas biestáveis.

Um novo artigo publicado em EPJ E autoria de Lucia Stein-Montalvo, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Princeton, e Douglas P. Holmes, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Boston, juntamente com os coautores Jeong-Ho Lee, Yi Yang, Melanie Landesberg e Harold S Park, examina como restringir a área ativa do limite da casca permite uma grande redução em seu tamanho e diminui a entrada de energia necessária para ativar o comportamento de encaixe na casca para orientar o projeto de estruturas de encaixe eficientes.

No artigo, os autores apontam que a instabilidade instantânea é um mecanismo particularmente atraente para dispositivos como atuadores robóticos ou músculos mecânicos, dispositivos ópticos e até fachadas dinâmicas de edifícios. Todos eles dependem de uma combinação de biestabilidade geométrica e estímulos indutores de pressão para funcionar que variam do mecânico, como o torque no brinquedo de uma criança, ou não mecânico, como temperatura, voltagem, campo magnético, diferencial crescimento ou inchaço.

Os pesquisadores conduziram dois conjuntos de experimentos, um usando o inchaço residual de elastômeros de silicone de duas camadas – um processo que imita o crescimento diferencial, o outro usando um magnetoelastômero para induzir curvaturas que causam snap-through.

Essa abordagem informada pela mecânica descobriu uma analogia com a camada limite dominada por flexão em calotas esféricas invertidas. Eles descobriram que, assim como nas calotas esféricas passivas invertidas, o tamanho da camada limite está intimamente ligado à estabilidade. Além disso, a equipe descobriu que a localização e o tamanho da região de flexão imposta determinam se ela compete ou coopera com a camada limite geométrica, onde a casca "quer" dobrar.

Assim, os resultados da equipe revelam a mecânica subjacente do snap-through em conchas esféricas, oferecendo uma rota intuitiva para o design ideal para um snap-through eficiente. + Explorar mais

Técnica acelera a atuação térmica para robótica suave