19/08/2020 - 11:44
Pesquisadores do Exército dos Estados Unidos e da Texas A&M University desenvolveram um novo material que pode se autorreconfigurar autonomamente no ar e debaixo d’água. Um artigo sobre o tema foi publicado na revista “Advanced Functional Materials”.
Espera-se que os primeiros materiais poliméricos 3D imprimíveis e responsivos a estímulos possibilitem uma reconfiguração massiva em futuras plataformas militares, o que abre novas oportunidades para transformar veículos aéreos não tripulados e plataformas robóticas, disse o dr. Frank Gardea. Engenheiro aeroespacial, Gardea é o investigador principal desse trabalho para o Laboratório de Pesquisa do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA.
Os pesquisadores do Exército vislumbram uma plataforma futura, adequada para missões aéreas e terrestres, com as características de reconfiguração do personagem T-1000 no filme de Hollywood O Exterminador do Futuro 2 – Dia do Julgamento, disse Gardea. Conforme a pesquisa amadurece, espera-se que o material epóxi tenha a capacidade de reconfiguração massiva e inteligência incorporada, permitindo que se adapte de forma autônoma ao seu ambiente, sem qualquer controle externo.
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“Queremos um sistema de materiais que forneça estrutura, detecção e resposta simultaneamente”, disse Gardea.
De líquido a sólido
Atualmente, o estímulo ao qual esse material responde é a temperatura, que os pesquisadores primeiro selecionaram devido à sua facilidade de uso durante os testes de laboratório. No mundo real, aplicar um estímulo de temperatura não é tão fácil ou prático. Assim, eles introduziram a responsividade à luz por ser mais fácil de controlar e aplicar remotamente, disse Gardea.
Os polímeros são feitos de unidades repetidas, como cadeias de uma corrente. Para polímeros mais macios, essas cadeias são apenas levemente conectadas umas às outras por meio de reticulações. Quanto mais ligações cruzadas entre as cadeias, mais rígido se torna o material.
“A maioria dos materiais com ligações cruzadas, especialmente aqueles impressos em 3D, tende a ter uma forma fixa. Isso significa que, uma vez que você fabrica sua peça, o material não pode ser reprocessado ou derretido”, disse ele.
Esse novo material tem uma ligação dinâmica que permite que ele passe de líquido a sólido várias vezes. Essa característica permite qu ele seja impresso em 3D e reciclado. Além disso, as ligações dinâmicas introduzem um comportamento de memória de forma único, no qual o material pode ser programado e acionado para retornar à forma lembrada.
A flexibilidade introduzida na cadeia de polímero permite que ela seja ajustada, de maneiras sem precedentes, para obter a maciez da borracha ou a resistência dos plásticos de suporte.
Longo caminho
O dr. Bryan Glaz, cientista-chefe associado do laboratório da Diretoria de Tecnologia de Veículos, disse que muito do trabalho anterior em materiais adaptativos foi para sistemas de materiais que são muito suaves para aplicações estruturais ou não adequados para o desenvolvimento de plataforma. Assim, recorrer a epóxis, de alguns maneiras, é inovador.
Glaz disse que o avanço científico da equipe de pesquisa marca “um primeiro passo em um longo caminho para a realização da possibilidade científica de plataformas futuras profundas”.
Esta pesquisa é parte de um programa de pesquisa exploratória liderado pelo laboratório corporativo para olhar para novos desenvolvimentos científicos que podem romper os paradigmas científicos e tecnológicos atuais 30 a 50 anos a partir de agora. Glaz disse que a pesquisa exploratória, como esta, tem um risco científico significativo e busca abordar inúmeras questões científicas em aberto sobre o desempenho e a durabilidade do material.
A pesquisa ainda está em fase de descoberta. A equipe começou tentando desenvolver um material imprimível em 3D para aplicações estruturais que pudesse ser usado para imprimir componentes de veículos aéreos não tripulados ou mesmo helicópteros. Durante essa pesquisa exploratória, os pesquisadores notaram que, após a ruptura, as superfícies se tornavam ativas e “aderiam facilmente umas às outras”, disse Gardea. Foi então que eles decidiram investigar as capacidades de autorreconfiguração.
Gardea disse que os próximos passos imediatos são melhorar o comportamento de ativação e reconfiguração. Os pesquisadores também desejam introduzir a capacidade de resposta múltipla e fazer com que o material responda a estímulos além da temperatura e da luz.
