Novas Estruturas Encolhem em vez de Esticar Quando Puxadas

Crédito:Mechanics and geometry created this object, which shrinks when stretched Image courtesy of the researchers

Pesquisadores na Holanda desenvolveram estruturas mecânicas inovadoras que, surpreendentemente, se contraem — ou, mais precisamente, se encaixam — em vez de se expandir quando puxadas.

A Ciência por Trás do Fenômeno

Embora possa parecer contraintuitivo, esse comportamento inesperado é o resultado de uma abordagem criativa que combina geometria e mecânica, desenvolvida por cientistas do instituto de física AMOLF. O conceito pode ajudar a lidar com instabilidades indesejadas em diversas aplicações.

“Esse tipo de comportamento — que chamamos de ‘contraencaixe’ — nunca foi observado experimentalmente antes”, disse Bas Overvelde, pesquisador principal do grupo Soft Robotic Matter. “Ele tem o potencial de revolucionar a forma como projetamos tudo, desde dispositivos robóticos médicos até edifícios resistentes a terremotos.”

Você pode ver a estrutura em ação no vídeo abaixo.

Fascinante, não é? O efeito de contraencaixe, descrito recentemente na revista PNAS, surge do projeto e da montagem de estruturas mecânicas que alavancam não linearidades geométricas.A ideia é criar sistemas que mudam de forma abrupta sob tensão, contraindo-se ou exigindo mais força ao serem esticados.

Construindo as Estruturas

A equipe uniu três tipos de blocos mecânicos não lineares, com comportamentos distintos de força-extensão, em uma rede. No exemplo demonstrado, a equipe imprimiu os componentes em 3D.

Crédito:Specially shaped parts that combine to create this unique phenomenon Image courtesy of the researchers / AMOLF

Essas estruturas de encaixe oferecem diversas propriedades mecânicas notáveis:

Movimento unidirecional de aderência e deslizamento: Ao contrário do encaixe convencional, que resulta em movimento para frente e para trás sob carga cíclica, o contraencaixe produz movimento incremental em uma única direção.

Rigidez comutável: A estrutura pode alternar entre diferentes níveis de rigidez em um ponto específico, mantendo a mesma extensão e força aplicada. Este design permite que os usuários alterem a resistência à deformação sem alterar o tamanho ou a carga do sistema.

Evitação passiva de ressonância: Como os usuários podem alterar a rigidez sem afetar o equilíbrio, a estrutura altera automaticamente sua frequência natural de vibração — ajudando a protegê-la contra vibrações prejudiciais em determinadas frequências.

Comutação sequencial de rigidez: Quando os usuários organizam várias unidades de contraencaixe lado a lado (em paralelo), eles podem ajustar a rigidez de cada unidade, uma de cada vez.

Comutação coletiva instantânea: Quando conectadas de ponta a ponta (em série), todas as unidades podem alternar simultaneamente — como uma reação em cadeia.

Crédito:When these parts are configured as shown they shrink when stretched Image courtesy of the researchers / AMOLF

Pesquisadores veem potencial na tecnologia para equipamentos de proteção, próteses que alternam entre estados macios e rígidos, amortecimento de vibrações em construções e aeronaves, além de robôs médicos que se movem com segurança dentro do corpo.

Leia o Artigo Original em: New Atlas

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