A chave está na sua estrutura interna de gradeamento que lhe confere uma grande resistência
A investigação, parcialmente financiada pelo Departamento de Defesa Norte-americano, terá aplicações no campo da aeronáutica e do setor automobilístico, entre outros
Uma equipa de investigadores do MIT e do Laboratório Nacional Lawrance Livermore (LLNL) desenvolveu um novo material ultraleve – um aerogel – extremamente rígido e resistente, criado com um novo sistema de impressão 3D.
Na imagem acima vemos uma unidade da estrutura desenvolvida pela equipa de investigadores, feita com um polímero utilizando o sistema de impressão 3D de microestereolitografia de projeção. Fotografia: cortesia dos investigadores.
O que diferencia a Torre Eiffel do Monumento a Washington?
Tal como explicam na página web do MIT, a diferença fundamental entre o Monumento a Washington e a Torre Eiffel – ambos os monumentos se caracterizam pela sua forte estrutura – reside no facto de a famosa torre ter sido construída utilizando uma rede de vigas e escoras dispostas, na sua maioria, ao ar livre. Ao contrário do Monumento a Washington – erguido em pedra maciça – a Torre Eiffel adquire a sua força graças disposição geométrica dos seus elementos.
A equipa de investigadores conseguiu “traduzir” esse arejamento extraordinariamente forte até à microescala e desenhar um sistema por impressão 3D que permite fabricar estruturas com as referidas características a partir de uma grande variedade de materiais. Ou, dito de outra forma: conseguiram materiais nanoestruturados baseados na repetição de unidades microscópicas que combinam uma grande rigidez e resistência com uma densidade muito baixa, e fizeram-no, de momento, com gradeamentos de polímeros, metais e cerâmica. Isto significa que as aplicações no fabrico de automóveis, aviões ou naves espaciais são enormes, devido a estarmos a falar de estruturas estáveis que podem suportar 160.000 vezes o seu próprio peso sendo, ao mesmo tempo, extremamente leves. Não foi em vão que a investigação contou, entre outros, com o financiamento do Departamento de Investigação Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA).
Imagem: cortesia de Ryan Chen/Laboratório Nacional Lawrence Livermore
O investigador Nicholas Fang explica na revista Science as bases do seu trabalho: “Quando a densidade óssea diminui, aumenta a probabilidade de sofrer uma fratura nos ossos porque, normalmente, a rigidez e a força diminuem quando o faz a densidade. Contudo, quando se utilizam corretamente as estruturas, determinando-as matematicamente para distribuir e dirigir adequadamente as cargas, a estrutura mais leve pode transformar-se numa estrutura realmente forte. De facto, a base geométrica para este tipo de microestruturas foi determinada há mais de uma década, mas só agora fomos capazes de transferir este conhecimento matemático para alguma coisa que se possa imprimir.”
No vídeo acima, o professor Fang explica a investigação e algumas das suas aplicações.
Como vemos, os materiais submetidos a esta microarquitetura têm propriedades que não dependem da sua composição química, mas do seu design geométrico. Às aplicações referidas juntam-se as que se abrem no campo da medicina e também, por exemplo, o fabrico de baterias muito mais leves para os dispositivos portáteis.
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