De acordo com a Universidade de Michigan (UM), pesquisadores desenvolveram uma nova abordagem para isolamento de vibrações que pode ser usada para absorver choques em veículos, edifícios e outras estruturas. A equipe, em colaboração com o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL) , demonstrou como metamateriais mecânicos impressos em 3D – estruturas cuja geometria, e não a composição, determina suas propriedades – podem bloquear vibrações por meio de seu complexo design interno.
O estudo, publicado na Physical Review Applied, traduz décadas de trabalho teórico em um avanço tangível. “É aí que está a verdadeira novidade. Temos a constatação: podemos realmente fazer essas coisas”, disse James McInerney, pesquisador associado do AFRL e ex-bolsista de pós-doutorado na Universidade de Michigan. “Estamos otimistas de que elas podem ser aplicadas para bons propósitos. Neste caso, é o isolamento de vibração.” O projeto recebeu apoio federal da DARPA, do Escritório de Pesquisa Naval e do Programa de Associação de Pesquisa do Conselho Nacional de Pesquisa dos EUA.
Os coautores incluem Serife Tol, professor de engenharia mecânica da UM, Othman Oudghiri-Idrissi, da Universidade do Texas, e Carson Willey e Abigail Juhl, pesquisadores do AFRL. “Durante séculos, os humanos aprimoraram materiais alterando sua química. Nosso trabalho se baseia na área de metamateriais, onde é a geometria – e não a química – que dá origem a propriedades incomuns e úteis”, disse o físico Xiaoming Mao, da UM. “Esses princípios geométricos podem ser aplicados da nanoescala à macroescala, conferindo-nos uma robustez extraordinária.”
A pesquisa combina engenharia estrutural clássica, física moderna e impressão 3D avançada. Utilizando designs geometricamente ajustados, a equipe imprimiu “tubos kagome” – estruturas complexas de treliça enrolada inspiradas na cestaria japonesa – que suprimem eficazmente as vibrações que se propagam ao longo de seu comprimento. Essa geometria de precisão permite que materiais comuns, como náilon ou metal, apresentem comportamentos mecânicos totalmente novos.
Essa estratégia geométrica ecoa as soluções da própria natureza, como a arquitetura dos ossos ou das conchas de plâncton, que alcançam força e resiliência por meio da estrutura. “A ideia não é substituir o aço e o plástico, mas sim utilizá-los de forma mais eficaz”, disse McInerney.
O trabalho baseia-se em ideias históricas, incluindo os estudos de James Clerk Maxwell sobre redes estáveis do século XIX e descobertas modernas em física topológica, que descrevem como comportamentos incomuns surgem em limites materiais. Com base nesses princípios, a equipe criou metamateriais físicos que demonstram “fases topológicas” capazes de amortecer vibrações.
McInerney observou que, embora os protótipos atuais destaquem as desvantagens – um melhor isolamento de vibração reduz a capacidade de carga – as descobertas abrem novas direções para testes e design. “Como temos comportamentos tão novos, ainda estamos descobrindo não apenas os modelos, mas também a maneira como os testaríamos… antes de começarmos a responder a perguntas sobre as aplicações”, disse ele. Para saber mais sobre a pesquisa, acesse o site.
