- MIT apresenta framework computacional para o design e fabricação de metamateriais macio, deformável e compatível com têxteis impressos.
- Os materiais, chamados de metamateriais 3D tecidos, são formados por blocos de fibras entrelaçadas que se tocam e se enroscam, conferindo propriedades únicas.
- O código-fonte aberto permite criar designs, gerar arquivos para impressão ou simulação, e adaptar o material a especificações desejadas.
- Aplicações incluem sensores vestíveis, têxteis para aviação/defesa, dispositivos eletrônicos flexíveis e outros têxteis imprimíveis.
- O estudo descreve regras de projeto e uma representação em gráfico dos materiais, permitindo prever deformação, contato entre fibras, enredamento e padrões de ruptura.
Metamateriais deixam de depender apenas da composição química e passam a ser definidos pela microestrutura interna. Pesquisadores da MIT apresentam um framework computacional para criar metamateriais macios, deformáveis e com possibilidade de impressão 3D.
Os materiais, chamados metamateriais 3D tecidos, são formados por blocos constituents de fibras entrelaçadas que se contêm e se embaraçam, conferindo propriedades únicas ao conjunto. O estudo amplia o espaço de design de estruturas têxteis.
O trabalho, publicado em 26 de janeiro na Nature Communications, oferece um framework universal de design que gera metamateriais 3D com grande diversidade de propriedades. O código aberto facilita a criação de projetos sob especificação.
O que há de novo
A equipe descreve regras de design na forma de um algoritmo que representa os metamateriais como grafos. A posição e a conexão de cada fibra são determinadas por parâmetros como raio e passo das fibras.
Os blocos básicos são células entrelaçadas que podem apresentar gradientes funcionais. A abordagem permite que uma região fique mais macia ou mais rígida e que o material mude de forma durante o alongamento.
Os pesquisadores destacam que a framework pode prever deformação complexa, incluindo auto-contato entre fibras e emaranhamento. Assim, é possível projetar padrões que resistem à tearing e ao desgaste.
Aplicações e impacto
Entre as aplicações previstas estão sensores vestíveis que acompanham a pele, têxteis para aeroespaço e defesa, dispositivos eletrônicos flexíveis e outros materiais imprimíveis. A ideia é ampliar a viabilidade de têxteis funcionais.
A líder do estudo, Molly Carton, afirma que a ferramenta torna viáveis padrões antes impossíveis pela limitação de hardware. Com o software, novas geometrias podem ser exploradas.
Portela, professor da MIT, destaca que o framework permite personalizar o comportamento do material. A previsão de falhas orienta o design para aplicações críticas e de alto desempenho.
Detalhes técnicos e parcerias
O artigo Design framework for programmable three-dimensional woven metamaterials apresenta as regras de geração de grafos e as células de tecido entrelaçadas. Autores adicionais incluem pesquisadores da MIT como James Utama Surjadi, Bastien F. G. Aymon e Ling Xu.
O estudo também libera código aberto para que usuários fabriquem, imprimam ou simulem os metamateriais. A equipe aponta que a abordagem transforma a fabricação de materiais macios e resistentes.
A pesquisa enfatiza que, até então, os padrões de malha eram desenhados manualmente, o que limita experimentos. O framework amplia significativamente o espaço de design para metamateriais entrelaçados.
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