Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um novo tipo de metamaterial que une características antes consideradas contraditórias: alta resistência mecânica e elasticidade. O avanço, publicado na revista Nature Materials, abre caminho para a criação de materiais sintéticos aplicáveis em tecidos à prova de rasgos, semicondutores flexíveis e andaimes biomédicos, entre outras aplicações industriais e tecnológicas.
Metamateriais são materiais artificiais cuja estrutura microscópica confere propriedades que não são encontradas naturalmente. Historicamente, o foco da pesquisa esteve em maximizar a rigidez e a resistência — o que inevitavelmente sacrificava a flexibilidade. Agora, a equipe do MIT, liderada pelo professor Carlos Portela, conseguiu criar um metamaterial baseado em uma arquitetura de “rede dupla” que supera essa limitação.
Utilizando um polímero acrílico semelhante ao plexiglass, os pesquisadores imprimiram uma combinação de suportes rígidos e um padrão macio e entrelaçado, capaz de esticar mais de quatro vezes seu tamanho original sem se romper.
A inovação foi inspirada na estrutura dos hidrogéis, materiais conhecidos por combinar maciez e resistência por meio da interconexão de redes poliméricas distintas. Aplicando esse conceito aos metamateriais, os engenheiros imprimiram simultaneamente uma malha rígida de treliças e uma trama de molas entrelaçadas usando litografia de dois fótons — uma técnica de impressão a laser de alta precisão. Os testes mostraram que a nova estrutura pode suportar três vezes mais alongamento do que metamateriais tradicionais fabricados com o mesmo material.
Estrutura computacional
Segundo Portela, o segredo está no comportamento da malha flexível que, ao envolver a treliça rígida, aumenta a dissipação de energia e dificulta a propagação de trincas e falhas estruturais. Curiosamente, a introdução proposital de pequenos defeitos, como furos estratégicos, aumentou ainda mais a capacidade de alongamento e a resistência à ruptura.
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A equipe do MIT já trabalha em uma estrutura computacional que ajudará engenheiros a projetar materiais sob medida, otimizando a interação entre redes rígidas e flexíveis para diferentes aplicações. Além das propriedades mecânicas, os pesquisadores pretendem explorar funcionalidades adicionais, como condutividade elétrica e responsividade à temperatura, o que abre possibilidades para a criação de materiais inteligentes, capazes de adaptar-se a diferentes condições ambientais.
“Estamos abrindo um novo território para os metamateriais”, afirma Portela. “Esse design pode ser aplicado não apenas a polímeros, mas também a cerâmicas e metais, ampliando a resistência e a elasticidade de materiais considerados quebradiços. Isso pode transformar setores inteiros, da indústria têxtil à biomedicina.”
