Uma equipe conjunta do Instituto IMDEA de Materiais, da Universidade Politécnica do Noroeste da China, da Academia Chinesa de Ciências, da Universidade de Pequim e da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul da China propôs um método inovador de design no campo dos metamateriais mecânicos. O estudo, publicado na revista Nature Communications, apresenta uma estratégia de crescimento irregular que permite alcançar funções de invisibilidade e camuflagem mecânica estática por meio de estruturas desordenadas.

As propriedades dos metamateriais mecânicos são determinadas principalmente pela geometria, e não pela composição do material. Enquanto os designs tradicionais utilizam estruturas periódicas, materiais biológicos encontrados na natureza — como ossos e asas de insetos — exibem estruturas irregulares com desempenho mecânico superior. Inspirada nesses exemplos naturais, a equipe desenvolveu uma estratégia de crescimento irregular que rompe com os paradigmas tradicionais, permitindo que cavidades internas do material se comportem como sólidos e até imitem a resposta mecânica de outras formas.

A invisibilidade mecânica permite que defeitos ou cavidades internas passem despercebidos sob carga, enquanto a camuflagem mecânica possibilita que uma estrutura reproduza as propriedades mecânicas de outra. A equipe utilizou regras de crescimento probabilístico para montar unidades básicas com rigidez variável, criando mantos mecânicos capazes de manter o desempenho sob condições de contorno complexas e diferentes geometrias de cavidades. As estruturas emolduradas resultantes dessa estratégia mostraram camuflagem estável mesmo sob cargas não uniformes ou ambientes irregulares.

Prototipadas com impressão 3D, as estruturas foram testadas experimentalmente, confirmando a consistência entre simulações e resultados reais. A aplicação da estratégia de crescimento irregular foi expandida para o campo tridimensional. Em robótica macia, por exemplo, a camuflagem pode ajudar componentes a ocultar características estruturais; já em dispositivos biomédicos, os materiais podem simular a resposta tátil dos tecidos humanos. Essa abordagem de design também tem potencial para aplicações em controle de vibrações, reforço de túneis e tecnologias de feedback tátil.

O estudo supera as limitações dos métodos tradicionais de óptica de transformação no campo da mecânica estática, alcançando pela primeira vez camuflagem entre cavidades de diferentes formatos. A estratégia de crescimento irregular abre novas direções para o design de metamateriais mecânicos, impulsionando o desenvolvimento prático de tecnologias de invisibilidade e camuflagem.