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Um material moldável que pode mudar de tamanho, volume e forma

14.03.16

 



Investigadores de Harvard desenharam um novo tipo de material moldável que é versátil, sintonizável e auto-accionável. Aqui, uma única célula é dobrada de acordo com a sua actuação. Aqui.

imagine uma casa que cabe na mochila ou uma parede que se pode tornar uma janela com um estalido ou um interruptor. Pesquisadores de Harvard desenharam um novo tipo de material dobrável que é versátil, sintonizável e auto-accionável. Pode mudar de tamanho volume e forma; pode dobrar-se e ficar liso ao ponto de aguentar o peso de um elefante sem quebrar, e voltar imediatamente à forma volumosa anterior e preparado para a próxima tarefa.

Os pesquisadores foram liderados por Katia Bertoldi, John L. Loeb Professor da Ciências Naturais na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson (SEAS), James Weaver, Cientistano Instituto Wyss da Engenharia de Inspiração Biológica na Universidade de Harvard e Chuck Hoberman, da Graduate School of Design. É assim descrito na Nature Communications.

'Desenhámos uma estrutura fina, tri-dimensional que pode ser usada para tornar objectos dobráveis e reprogramáveis de arquitectura arbitrária, cuja forma, volume e dureza pode ser dramaticamente alterada e continuamente sintonizada e controlada,' diz Johannes T. B. Overvelde, estudante graduado no Laboratório Bertoldie autor do artigo.

A estrutura é inspirada por uma técnica do origami chamada de snapologia, e é feita de cubos com 24 lados e 36 arestas. Como origami, o cubo pode ser dobrado ao longo das suas arestas de modo a mudar a forma. A equipa demonstrou, tanto teoricamente como experimentalmente, que o cubo pode ser deformado em muitas formas diferentes ao dobrar certas arestas, que actuam como dobradiças. A equipa incorporou actuadores pneumáticos na estrutura, que podem ser programadas para deformar certas dobradiças, mudando a forma e tamanho do cubo, e retirando a necessidade de entradas externas.

A equipa ligou 64 destas células individuais de modo a criar um cubo 4x4x4 que pode crescer e encolher, mudar de forma na totalidade, mudar a orientação da sua microestrutura e dobrar até ficar lisa. À medida que a estrutura muda de forma, também altera a sua dureza - significando que se poderá fazer um material muito flexível e duro na mesma estrutura. Estas mudanças nas propriedades do material acrescentam uma quarta dimensão ao material.

'Nós não só compreendemos como o material deforma, mas temos igualmente uma abordagem que aproveita esse entendimento,' diz Bertoldi. ' Sabemos exactamente o que precisamos fazer de modo a obter a forma que queremos.'

O material pode ser incorporado com qualquer tipo de actuador, incluindo termal, dieléctrico (isolante) ou até água.

'As oportunidades de mover todos os sistemas de controle combinados com novos sistemas de actuação que estão já a ser desenvolvidas para estruturas de tipo origami abrem realmente o espaço de design para estas estruturas transformáveis e facilmente implementáveis,' referiu Weaver.

'Este sistema estrutural tem implicações fascinantes para a arquitectura dinâmica incluindo abrigos portáteis, fachadas adaptativas e tectos retrateis,' diz Hoberman. 'Enquanto que abordagens actuais a estas aplicações confiam na mecânica actual, esta tecnologia oferece vantagens únicas tais como a integração de superfícies e estruturas, a sua simplicidade inerente de manufacturação, e a sua capacidade de se tornar plana.'

'Esta pesquisa demonstra uma nova classe de materiais dobráveis que é igualmente escalável,' disse Overvelde, ' Trabalha da nano escala à  escala do metro e pode ser usada para fazer qualquer coisa desde utensílios cirúrgicos a tendas portáteis para uso em caso de catástrofes naturais.'

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publicado às 21:38


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