p Na edição deste mês do Mundo da física , um grupo de físicos descreve como estruturas únicas no mundo natural estão inspirando cientistas a desenvolver novos tipos de materiais com propriedades sem precedentes. p De fita adesiva inspirada nos dedos das lagartixas a um revestimento potencialmente resistente a falhas de aviões inspirado em madrepérola, a atratividade se concentra em um conceito - design hierárquico.

p Quando os materiais têm um design hierárquico, a estrutura geral é composta de níveis muito menores, ou gerações, de estruturas que, quando colocadas juntas, exibem propriedades extraordinárias.

p Por exemplo, a capacidade das lagartixas de subir nas paredes verticais e nos tetos se deve ao layout hierárquico de pequenas fibras nos dedos dos pés. Cada dedo do pé tem uma almofada com fibras cabeludas projetando-se que repetidamente se dividem em cabelos cada vez mais finos com dimensões até nanoescala.

p Essa divisão repetida aumenta consideravelmente a área da superfície dos dedos do pé e ajuda a fixar o dedo do pé da lagartixa em uma superfície.

p Antes que essas estruturas naturais fossem descobertas, Contudo, os arquitetos estavam usando essa abordagem hierárquica para projetar alguns dos edifícios e estruturas mais famosos que ainda existem hoje.

p Talvez o exemplo mais famoso seja a Torre Eiffel, que é predominantemente composta de pequenas vigas que se combinam para formar vigas maiores, que se combinam novamente para criar feixes ainda maiores, e assim por diante para um total de três gerações estruturais.

p A Torre Eiffel foi construída para a Feira Mundial de 1889 e os planos de projeto de Gustav Eiffel indicavam que, na época da construção, os materiais eram usados ​​com moderação. Na verdade, se você derreter todo o ferro da torre em um bloco sólido com uma área de base igual à da torre, o bloco ficaria apenas 6 cm acima do solo.

p Mais de 100 anos depois, cientistas e engenheiros estão agora procurando a maneira mais eficiente de usar essa abordagem hierárquica para criar materiais exóticos feitos pelo homem chamados metamateriais.

p Neste artigo, Daniel Rayneau-Kirkope, da Aalto University, Yong Mao, da Universidade de Nottingham, e Robert Farr, do Instituto de Ciências Matemáticas de Londres, explique como esses tipos de estruturas podem ser otimizados pela compreensão da relação precisa entre estrutura e função.

p As tecnologias necessárias para fazer esses designs complexos estão progredindo rapidamente. Alguns pesquisadores estão tentando desenvolver um processo em escala industrial para construir materiais que imitem o nácar, também conhecida como madrepérola.

p O nácar é um material incrivelmente forte produzido por alguns moluscos como uma concha interna; também constitui o revestimento externo das pérolas e tem uma resistência à fratura 3000 vezes maior que a dos cristais.

p “Partindo de materiais que a natureza não utiliza para fins estruturais, há uma chance de que as propriedades vantajosas do nácar e outros exemplos de design hierárquico que ocorre naturalmente possam ser superadas por compostos feitos pelo homem, "escrevem os pesquisadores.