Material "impossível" estica quando comprimido

Com a compressibilidade negativa, esta pesquisa aparentemente abre um novo campo de trabalho, onde "metamateriais mecânicos" poderão ser usados para desenvolver novas aplicações estruturais. [Imagem: Nicolaou/Motter]

Compressibilidade negativa
Imagine um colchão que "estufe", em vez de afundar, quando você se senta nele.
Impossível?
Parece que não, segundo Zachary Nicolaou e Adilson Motter, da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.
Eles projetaram um metamaterial com "compressibilidade negativa", um material que se comprime quando se tenta distendê-lo, e se expande quando se tenta apertá-lo.
Já existe algo similar, os chamados materiais auxéticos, que apresentam esse comportamento em nível molecular.
Os materiais auxéticos estão sendo usados para criar cortinas anti-explosão e contêineres antibomba para aviões.
Sem estado estável
Mas Nicolaou e Motter projetaram um metamaterial, um material sintético, que pode ser construído de forma tridimensional usando "metamoléculas".
E esse material pode ser construído em escala macro, e ainda apresentar a compressibilidade negativa.
Isso parecia impossível porque um material assim deveria ser inerentemente instável, colapsando para um estado estável tão logo alguém se dispusesse a testar seu comportamento.
Mas os pesquisadores projetaram um material com uma estrutura interna que não tende para uma estrutura estável, mas para um estado que é mais comprimido ou mais expandido, dependendo de como a força é aplicada a ele.
Ligações fracas
O conceito envolve uma linha de quatro "partículas" - cada uma formada por grupos de moléculas - que atraem-se mutuamente com intensidades diferentes.
A força de atração entre duas partículas interiores é fraca, de modo que, puxando o material, suas ligações se quebram.
"Assim que isso acontece, as partículas externas passam a se atrair mais fortemente," explicou Motter, fazendo o material se comprimir.
Se este material for espremido, no entanto, as duas partículas internas são aproximadas novamente o suficiente para restabelecer sua ligação - e o material pode expandir-se.
Metamaterial mecânico
Os metamateriais têm sido usados sobretudo para interagir com ondas, e são bons sobretudo em fazer algo que a natureza normalmente não faz, que é gerar um índice de refração negativa.
Com a compressibilidade negativa, esta pesquisa aparentemente abre um novo campo de trabalho, onde "metamateriais mecânicos" poderão ser usados para desenvolver novas aplicações estruturais.
Embora ainda não esteja claro se a fabricação desses materiais será simples e viável, isso abre a possibilidade teórica de criar materiais superfortes ou deformáveis, como o que os projetistas de um avião do futuro estavam esperando ser inventado.