Uma nova substância sólida, semelhante à borracha, tem revelado qualidades surpreendentes, ao mostrar-se capaz de absorver e libertar grandes quantidades de energia, enquanto pode ser programável. Uma equipa de investigadores da Universidade de Massachusetts Amherst revelou, num artigo publicado no ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’, que o novo material encerra promessas para uma ampla gama de aplicações, desde permitir que robots tenham mais potência sem usar energia adicional como material de proteção que possa dissipar a energia muito mais rapidamente.
“Imagine um elástico”, explicou Alfred Crosby, professor de ciência e engenharia de polímeros. “Pode-se puxar para trás e quando é solto voa pela sala. Agora imagine um superelástico: quando o estica além de um certo ponto, ativa a energia extra armazenada no material. Quando solta esse elástico, ele voa muito para lá da sala”, apontou o autor do estudo.
Esta hipotética faixa de borracha é feita de um novo metamaterial – uma substância projetada para ter uma propriedade não encontrada em materiais naturais – que combina uma substância elástica semelhante à borracha com minúsculos ímãs embutidos. Este novo material ‘elasto-magnético’ aproveita uma propriedade física conhecida como ‘mudança de fase’ para amplificar bastante a quantidade de energia que o material pode libertar ou absorver.
A ‘mudança de fase’ ocorre quando um material move-se de um estado para o outro: por exemplo, a água a transformar-se em vapor. Sempre que um material muda de fase, há energia libertada ou absorvida. As ‘mudanças de fase’ não se limitam a mudanças entre os estados líquidos, sólido e gasoso – essa mudança pode ocorrer de uma fase sólida para outras. Uma ‘mudança de fase’ pode ser aproveitada como fonte de energia mas a parte difícil foi sempre obter energia suficiente.
“Para amplificar a libertação ou absorção de energia, é preciso projetar uma nova estrutura a nível molecular ou mesmo atómico”, revelou Crosby. Com o uso de metamateriais, “superamos esses desafios. Não apenas criamos novos materiais mas também desenvolvemos os algoritmos de design que permitem que esses materiais seja programados com respostas específicas, tornando-os previsíveis”.
“Ao incorporar minúsculos ímãs no material elástico, podemos controlar as ‘mudanças de fase’ desse metamaterial. E como é previsível e repetível, podemos projetar que faça exatamente o que queremos: absorver energia de um grande impacto ou libertando grandes quantidades de energia para momentos explosivos. Levámos para o próximo nível”, referiu Xudong Liang, principal autor do artigo e professor do Harbin Institute of Technology, Shenzhen (HITSZ) na China.
