Compressão fácil, fluxo fácil:a equipe de pesquisa projeta novos materiais granulares
Configuração experimental de cisalhamento. (A) A configuração Couette caseira na qual realizamos experimentos de cisalhamento cíclicos. (B) Uma vista de construção de um modelo tridimensional da configuração de cisalhamento. (C) Esboço do perfil da parede de fricção. Crédito:Anais da Academia Nacional de Ciências (2024). DOI:10.1073/pnas.2317915121 Quando damos um passeio na praia, caminhamos pela areia sem problemas. A areia parece sólida e é difícil de comprimir. Quando colocamos os mesmos grãos de areia numa ampulheta, eles se comportam de maneira muito diferente:a areia flui como um líquido.
Materiais granulares como a areia têm muitas propriedades interessantes. Em materiais granulares feitos em laboratório, os cientistas conseguiram até agora ajustar suas propriedades de fluxo "líquido", mas as propriedades de compressibilidade "sólidas" permaneceram bastante robustas.
Pesquisadores da Universidade de Amsterdã e de Santiago, no Chile, conseguiram agora projetar novos materiais granulares que também podem ser facilmente comprimidos, um resultado que pode ter grande potencial em aplicações como amortecimento de choques.
Podemos encontrá-los ao longo de toda a costa do Japão:tetrápodes, enormes blocos de concreto com quatro patas que evitam a erosão das estruturas costeiras. Juntos, esses tetrápodes formam um metamaterial granular:um material granular como a areia, mas projetado e fabricado por humanos. Os tetrápodes têm essa forma por um bom motivo. As pernas estendidas dificultam muito o fluxo de uma pilha desses blocos. Ao contrário dos pedregulhos comuns, eles permanecem no seu lugar e, como resultado, fazem o que deveriam fazer:evitar que o litoral mude.
O exemplo dos tetrápodes mostra que é relativamente fácil fazer um sistema granular que é quase incompressível e flui muito pior que a areia. No outro extremo do espectro, revelou-se muito difícil criar um material que seja fácil de comprimir e flua melhor do que a areia.
Devido ao trabalho dos pesquisadores de Amsterdã e Santiago, publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences esta semana, esta situação mudou – abrindo oportunidades muito interessantes.