Uma equipe de pesquisa da Universidade de Michigan e do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea fez progressos na área de metamateriais mecânicos. Utilizando tecnologia de impressão 3D, a equipe fabricou um metamaterial mecânico tubular com uma estrutura complexa que suprime eficazmente a propagação de vibrações. Publicada na revista Applied Physics Reviews, esta pesquisa oferece uma nova solução para aplicações de isolamento de vibrações em transportes, engenharia civil e outras áreas. Este tubo kagome impresso em 3D utiliza sua estrutura complexa e engenhosa para isolar passivamente as vibrações.
Com base em décadas de pesquisa teórica e computacional, a equipe de pesquisa desenvolveu um projeto estrutural que bloqueia passivamente a transmissão de vibrações. "Percebemos que podemos realmente fazer essas coisas", disse James McInerney, pesquisador do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea. A inovação deste metamaterial mecânico reside em sua geometria, que confere suas propriedades únicas de isolamento de vibrações, em vez de depender de mudanças em sua composição química.
A estrutura de isolamento de vibrações utiliza um projeto de treliça repetitiva, empilhada de maneira especial e então enrolada em um formato tubular. Xiaoming Mao, professor de física da Universidade de Michigan, observou: "Esses princípios geométricos podem ser aplicados a materiais da nanoescala à macroescala, conferindo-lhes uma robustez extraordinária". A equipe de pesquisa fabricou com sucesso essa estrutura complexa, chamada de "tubo kagome", usando nylon impresso em 3D e verificou seu desempenho em isolamento de vibração.
O conceito de design para este metamaterial mecânico combina a teoria da rede de Maxwell do século XIX com a pesquisa moderna em física topológica. McInerney explicou: "A ideia não é substituir o aço e o plástico, mas utilizá-los de forma mais eficiente". Os pesquisadores afirmam que, embora essa estrutura apresente um compromisso entre isolamento de vibração e capacidade de carga, ela abre novos caminhos para o design de materiais.
Com o advento dessa nova classe de metamateriais mecânicos, os cientistas precisam estabelecer novos padrões de teste e métodos de avaliação. McInerney acredita: "Como estamos enfrentando tantos comportamentos novos, ainda estamos explorando não apenas os modelos, mas também as maneiras de testá-los". Esta pesquisa estabelece as bases para o desenvolvimento de novos materiais com propriedades mecânicas personalizadas.
