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Tecnologia dos metamateriais chega na produção de concreto

por Blog do Canal

Os metamateriais, que estão entre as tecnologias com maior impacto neste século, acabam de entrar em uma nova área um tanto inesperada: Na fabricação de concreto para a construção civil.

“O uso maciço de concreto em nossos projetos de infraestrutura implica a necessidade de desenvolver uma nova geração de materiais de concreto que sejam mais econômicos e ambientalmente sustentáveis, mas que ofereçam funcionalidades avançadas. Acreditamos que podemos alcançar todos esses objetivos introduzindo um paradigma metamaterial no desenvolvimento dos materiais de construção,” disse o professor Amir Alavi, da Universidade de Pittsburgh (EUA).

Alavi e sua equipe já desenvolveram metamateriais autoconscientes e exploraram seu uso em aplicações como implantes inteligentes.

Agora, eles usaram os mesmos princípios para ajustar a fabricação do concreto, permitindo que o material seja projetado e construído especificamente para sua finalidade.

Com isto, atributos como fragilidade, flexibilidade e moldabilidade podem ser ajustados na criação da estrutura de concreto, permitindo que os construtores usem menos material sem sacrificar a resistência ou a longevidade.

As estruturas de concreto resultantes ficam leves e são mecanicamente ajustáveis, viabilizando o uso de concreto em várias aplicações, como materiais de absorção de choque, para desaceleração de veículos ou em sistemas de isolamento dos prédios contra atividades sísmicas.

As peças individuais do concreto, neste primeiro protótipo, foram projetadas para gerar energia. Imagem de: Kaveh Barri et al. – 10.1002/adma.202211027.

De maneira simplificada, os metamateriais são materiais artificiais modificados de tal modo que adquiram propriedades desejadas que não existem de forma natural. Eles são conjuntos de vários elementos individuais formados a partir de materiais convencionais, tais como metais ou plásticos, mas os materiais, geralmente construídos em padrões repetitivos, são muitas vezes, estruturas microscópicas.

Os primeiros protótipos do metaconcreto foram criados visando uma funcionalidade em grande demanda nos EUA, onde a maioria das estradas é feita de concreto: Ele gera eletricidade.

O material é composto por redes de polímero auxético (do grego antigo auxeto, que significa esticável) embutidas em uma matriz de cimento à qual é adicionado grafite, para que ela se torne eletricamente condutora.

A estrutura induz eletrificação de contato entre as camadas quando recebe uma carga mecânica. Como o material pode ser comprimido em até 15% sob carga cíclica, ele produz cerca 330 μW de potência.

Isso não é eletricidade suficiente para enviar energia à rede elétrica, mas é mais do que o bastante para alimentar sensores para monitoramento das estruturas civis ou estradas, além de terremotos.

Eventualmente, sugere a equipe, essas estruturas inteligentes poderão alimentar chips embutidos nas estradas para ajudar os carros autônomos a navegar nas rodovias quando os sinais de GPS são muito fracos ou o LIDAR não está funcionando.

Fonte: Inovação Tecnológica.

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