Materiais Avanados
Redação do Site Inovação Tecnológica – 19/08/2025
Com a impresso 3D possvel construir trelias programadas para cada aplicao.
[Imagem: Julie Mancini]
Elastmeros de cristal lquido
Uma nova classe de materiais macios e programveis demonstrou uma capacidade indita para absorver impactos, alm de os objetos poderem ser remoldados sob aquecimento. Na verdade, esses materiais podem absorver ou “devolver” o impacto, dependendo da velocidade com que so atingidos.
O material construdo a partir de elastmeros de cristal lquido (LCEs), que so polmeros elsticos que se movem em resposta ao calor, luz ou tenso mecnica.
A equipe usou os elastmeros para criar estruturas reticulares cuidadosamente projetadas, que so ento impressas em 3D. Essas estruturas reticulares podem ser projetadas para, ao receberem um impacto, absorver a energia, enrijecer, amolecer ou at mesmo mudar de forma, dependendo da arquitetura da trelia e das condies ambientais.
O que torna esses materiais nicos o modo como eles se comportam sob estresse mecnico. Ao contrrio de materiais convencionais, como silicone ou espumas, que mantm suas propriedades mecnicas durante a fabricao, os elastmeros de cristal lquido oferecem o que os pesquisadores chamam de “elasticidade suave” – sua estrutura molecular se reorienta sob estresse, conferindo ao material uma capacidade incomum de absorver energia e se recuperar aps a deformao.
“O que mais me entusiasma o nvel de controle sem precedentes que temos agora, da escala molecular estrutura macroscpica, o que nos permite projetar materiais que respondem e se adaptam ao seu ambiente,” disse o pesquisador Rodrigo Telles, dos Laboratrios Berkeley, nos EUA. “Isso abre novas possibilidades para a engenharia de materiais com propriedades mecnicas ajustveis.”
possvel programar os comportamentos de mudana de forma, como contrao em uma direo e expanso em outra.
[Imagem: Rodrigo Telles et al. – 10.1002/adma.202420048]
Comportamento depende da velocidade
Nos testes, as estruturas reticulares se mostraram macias e flexveis sob compresso lenta; contudo, quando atingidas rapidamente, com impactos em alta velocidade, elas absorveram at 18 vezes mais energia do que as estruturas semelhantes base de silicone.
E, ao contrrio das estruturas de borracha convencionalmente usadas na absoro de choques, que frequentemente racham ou se estilhaam sob impactos repetidos, as estruturas de cristal lquido permaneceram intactas, o que as torna promissoras para aplicaes como equipamentos de proteo, peas aeroespaciais e sistemas robticos metamrficos, que possam mudar de formato.
Os pesquisadores conseguiram isso alinhando cuidadosamente a estrutura molecular dos elastmeros durante um processo especial de impresso 3D. Cada feixe microscpico dentro da estrutura alinhado como fibras musculares durante a impresso, graas a um processo baseado em extruso que orienta as molculas de cristal lquido conforme elas so depositadas. Essa direcionalidade integrada permite programar comportamentos de mudana de forma, como contrao em uma direo e expanso em outra – as mudanas de forma so acionadas por temperatura.
A equipe agora planeja explorar projetos de trelias mais complexos e avanar ainda mais em aplicaes dinmicas, de coletes prova de balas que respondem ao impacto em tempo real, at dispositivos biomdicos que se flexionam e se movem com o corpo.
Bibliografia:
Artigo: Architected Liquid Crystal Elastomer Lattices with Programmable Energy Absorption
Autores: Rodrigo Telles, Julie A. Mancini, Jorge-Luis Barrera, Marlini Simoes, Dominique H. Porcincula, Adam Bischoff, Devin J. Roach, Samuel C. Leguizamon, Elaine Lee, Caitlyn C. Cook, Jennifer A. Lewis
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.202420048
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