Material artificial consegue sentir e se adaptar ao ambiente

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Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/11/2021

Material artificial consegue sentir e se adaptar ao ambiente

O material formado por clulas com trs elementos piezoeltricos. Quando montadas para formar uma haste, uma clula funciona como sensor e as outras duas como atuadores, movendo a haste em resposta aos sinais do ambiente.
[Imagem: Yangyang Chen et al. – 10.1038/s41467-021-26034-z]

Metamaterial reativo

De forma discreta e silenciosa, os metamateriais, ou materiais artificiais, vm fazendo sua prpria revoluo tecnolgica.

Pesquisadores criaram agora um metamaterial capaz de reagir ao seu ambiente, tomar uma deciso de forma independente e realizar uma ao de forma totalmente autnoma, sem qualquer interveno humana.

Por exemplo, um drone fazendo uma entrega poder se tornar capaz de avaliar seu ambiente – incluindo a direo do vento, presena de chuva ou at mesmo a interferncia de pssaros e outros animais – e alterar automaticamente o curso para concluir a entrega com segurana.

Para isso, o material incorpora trs funes s encontradas em seres vivos: sensoriamento, processamento das informaes e atuao, ou movimento.

Algo parecido voc s vai encontrar na natureza, por exemplo, na rpida reao das folhas da planta carnvora dioneia (Dionaea muscipula), que possui duas folhas em forma de concha que se fecham quando os insetos penetram em seu interior, nos camalees e polvos mudando a cor da pele para se misturar ao ambiente, ou nas pinhas, ajustando suas formas em resposta s mudanas na umidade do ar.

“Basicamente, estamos controlando como esse material responde s mudanas nos estmulos externos encontrados em seu entorno,” disse o professor Guoliang Huang, da Universidade de Missouri, nos EUA, cuja equipe vem trabalhando h alguns anos com materiais ativos e tipos especiais de “mantos de invisibilidade”, na forma de camuflagens contra terremotos e vibraes de mquinas.

Material artificial consegue sentir e se adaptar ao ambiente

O estado de cada clula rastreado no espao de cisalhamento e curvatura. Quando um caminho quase esttico fechado traado neste espao, a clula unitria realiza trabalho por unidade de volume que proporcional rea vezes o mdulo P.
[Imagem: Yangyang Chen et al. – 10.1038/s41467-021-26034-z]

Elasticidade micropolar

Diferentemente da maioria dos metamateriais, que usam estruturas em escalas micro e nano, funcionando como antenas para manipular ondas, este novo material incorpora sensores e um processamento eletrnico em sua prpria estrutura.

A eletrnica incorporada, muito simples, usada para controlar ou manipular o processamento das informaes necessrias para realizar as aes esperadas. Quando o algoritmo detecta os sinais que disparam seu comportamento, ele aplica energia eltrica em componentes pieozeltricos para produzir energia mecnica e executar a ao esperada.

S que tudo isso funciona tambm ao contrrio, dando origem a um comportamento no-recproco – que funciona apenas num sentido do material -, que a equipe chama de uma “elasticidade micropolar”, algo que no ocorre em meios de conservao de energia.

O prximo passo ser incorporar o material em dispositivos prticos, para demonstrar sua funcionalidade.

“Por exemplo, podemos aplicar este material tecnologia de camuflagem na indstria aeroespacial anexando o material a estruturas aeroespaciais. Isso pode ajudar a controlar e diminuir rudos vindos da aeronave, como vibraes do motor, o que pode aumentar sua capacidade multifuncional,” detalhou Huang.

Bibliografia:

Artigo: Realization of active metamaterials with odd micropolar elasticity
Autores: Yangyang Chen, Xiaopeng Li, Colin Scheibner, Vincenzo Vitelli, Guoliang Huang
Revista: Nature Communications
Vol.: 12, Article number: 5935
DOI: 10.1038/s41467-021-26034-z

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