Metamaterial

História

Em 1968 o físico ukraniano Victor Veselago, teorizou o que são os metamateriais a partir de um ensaio, porém, por possuírem propriedades ópticas estranhas, tais como, índice de refração negativo e efeito Doppler invertido, durante muitos anos eles foram considerados impossíveis de serem feitos. Em 2006, pesquisadores da Universidade Duke na Carolina do Norte e do Imperial College de Londres conseguiram provar que era possível sintetizar materiais que apresentem índices de refração negativos.

Como são feitos?

Metamateriais são materiais artificiais criados para possuírem propriedades que não encontramos nos materiais da natureza. Suas propriedades especiais não são  dos materiais utilizados em sua construção e sim de como é a estrutura em formato, geometria, tamanho, orientação e disposição. Eles podem ser formados utilizando diversos materiais diferentes como plásticos ou metais, porém, os materiais muitas vezes criados em padrões repetitivos, são regularmente estruturas microscópicas.

Aplicações:

Anuladores de som:

Pesquisadores da Universidade de Boston desenvolveram um novo metamaterial em forma de tubo que possui um forro interno com um padrão helicoidal, por causa disso ele é capaz de cortar os sons e permitir a passagem de de ar. Este novo metamaterial pode ser aplicado em diversas áreas, como em drones ajudando a anular o sons emitidos por eles ou na medicina anulando o ruído causado pelos aparelhos.

Telecomunicações:

Na área das telecomunicações é possível desenvolver metamateriais para serem utilizados na criação de uma nova rede de fibra óptica de alta velocidade, além disso, é possível criar equipamentos para emitirem sinais de telefone e de internet com um melhor alcance e desempenho.

Mecânico:

Este metamaterial foi desenvolvido para anular um grande princípio da física, que quando aplicamos força em uma direção o material deveria aplicar uma força contrária, porém, este metamaterial anula a força contrária gerada. No interior deste material é composto por um conjunto de quadrados e losangos dispostos em um padrão homogêneo, por causa desta estrutura o material consegue controlar como irá responder às forças aplicadas. O material possui um lado macio e outro rígido, quando se aplica força ao lado macio do metamaterial os quadrados e losangos se rotacionam na região próxima ao ponto onde está sendo aplicado a força, porém no outro lado do material a reação a força é bem pequena, quando a mesma força é aplicada ao lado rígido ela é propagada para o lado macio do material fazendo com o que a reação a força se concentre no lado marcio. Com isto o metamaterial irá possuir a mesma reação independente do lado em que a força é aplicada.

 Transforma força linear em rotação:

Desenvolvido por pesquisadores alemães, este metamaterial possui a capacidade de transformar uma força linear em uma força rotacional. A estrutura deste material é composta por barras e anéis que em conjunto formam cubos que são conectados de forma precisa. Ao se aplicar uma força para baixo, as barras irão se mover verticalmente promovendo um movimento rotacional nos anéis que irão transferir uma força para os planos horizontais do cubo e com isto irá produzir um movimento rotacional do metamaterial. Este metamaterial pode ser aplicado em diversos sistemas, como em micro máquinas e sistemas de amortecimento, porém seus criadores irão estudar outras configurações para expandir suas aplicações.

Magnéticos:

O metamaterial magnético é um conjunto de unidades chamadas ressonadores helicoidais que são estruturas de três centímetros de altura criadas a partir de plástico impresso em 3D e bobinas de cobre. Juntando vários destes materiais e colocando eles sobre a parte do corpo em que irá ser feito uma ressonância magnética, eles interagem com o campo magnético da máquina aumentando a relação sinal-ruído, gerando assim imagens mais nítidas.

Invisível:

Vocês não leram errado, realmente existem metamateriais com propriedades de “invisibilidade”. Este material possui a capacidade de manipular as ondas eletromagnéticas fazendo com que elas contornem o material tornando assim possível ver através dele. Para isto ser possível os metamateriais precisam ser desenvolvidos com um comprimento pequeno o suficiente para serem capazes de distorcer as ondas que ficam na faixa de nanômetros, por causa disto esta aplicação depende diretamente do desenvolvimento da nanotecnologia e da possibilidade de fabricação de nanoestruturas.

Por Rodrigo Lúcio

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