Cientistas da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (EUA) acabam de anunciar que conseguiram criar um novo metamaterial em 3D que é a primeira estrutura do tipo a alcançar o limite teórico da tenacidade, a quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. Chamado de Isomax, o material é uma espuma dura com estrutura formada por células geométricas repetidas.
Estruturas desse tipo são chamadas de material heterogêneo, e são feitas de vários componentes diferentes. Apesar de o Isomax ser em sua maioria composto por espaço vazio e ar, ele é o mais robusto material já projetado.
“A geometria do Isomax é resistente em todas as direções”, explica o cientista de materiais Jonathan Berger. Ele criou o design em 2015, quando procurava por um material com a maior tenacidade possível em relação à leveza.
Sua ideia era encontrar uma estrutura em 3D com repetição celular – como uma colmeia – mas que oferecesse baixíssima densidade em termos de massa total, com a maior tenacidade possível e resistência a impacto.
Agora, em um novo estudo publicado na Nature, Berger e sua equipe reforçaram seus cálculos dos modelos computacionais que mostram que a estrutura geométrica do Isomax atinge o limite da tenacidade elástica da mesma forma que o teorema dos limites Hashin-Shtrikman havia previsto.
O Isomax ainda não foi produzido, mas o que torna o material tão resistente é a combinação de duas formas básicas: o triângulo e a cruz. Em outras palavras, ele é formado por pirâmides com interior reforçado. De acordo com pesquisadores, as paredes que se interceptam são perfeitas para suportar forças perpendiculares, enquanto a forma da pirâmide traz estabilidade.
O Isomax já foi chamado de “espuma mais eficiente do universo” por conta de sua leveza e resistência. “Por causa da simetria e alinhamentos e por atingir o limite teórico da tenacidade, não há outro material como esse”, diz Berger.
O próximo passo da equipe é investigar o potencial do metamaterial no mundo real. Uma análise experimental vai testar a resistência física do Isomax no laboratório, e eles também vão pesquisar os processos da produção que permitiriam fabricar a estrutura de forma eficiente.
Assim que for fabricado, o material deve ser usado com vários propósitos, desde embalagem até próteses leves. “Ele também vai ser um excelente isolante térmico e de som”, diz um dos pesquisadores, Haydn Wadley, da Universidade de Virginia. Outros usos para o material ultraleve devem surgir nos campos da robótica e automobilística. [Science Alert]