Uma nanotecnologia que você pode pegar sem quebrar

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Tente fazer isto com um pedaço de folha de papel-alumínio e você terá uma ideia da resistência dessas nanofolhas, que têm apenas 100 nanômetros de espessura. [Imagem: Universidade da Pensilvânia]

Nanotecnologia resistente

Tudo o que envolve a nanotecnologia geralmente é delicado e difícil de lidar.

Afinal, são coisas medindo 100 nanômetros ou menos - ou 0,1 micrômetro, que por sua vez é a milésima parte do milímetro.

Por isso é surpreendente o que conseguiram fazer Keivan Davami e seus colegas da Universidade da Pensilvânia, nos EUA.

Eles criaram uma membrana que, apesar de ser milhares de vezes mais fina do que uma folha de papel e centenas de vezes mais fina do que uma folha de papel alumínio, ela pode ser segurada entre os dedos e forçada a se curvar, sem se danificar.

Isto é importante porque, se querem sair das condições controladas de laboratório rumo às aplicações práticas, os frutos da nanotecnologia precisam ganhar em resistência e durabilidade.

Hoje isso só é possível "emoldurando" cada nanomaterial em um suporte que o envolva e evite danos, ou colocando-o sobre uma base sólida, como geralmente é feito com o grafeno, sempre depositado sobre o chamado substrato.

Corrugação

A nova folha não precisa de nenhum suporte adicional, o que está deixando a equipe entusiasmada com seu uso na aviação e em outras aplicações onde a resistência e a leveza dos materiais sejam importantes.

"Materiais em nanoescala frequentemente são muito mais fortes do que se esperaria, mas pode ser difícil usá-los em macroescala. Nós essencialmente criamos uma placa autoportante que tem uma espessura em nanoescala mas é grande o suficiente para ser manipulada com as mãos. Isso não havia sido feito antes," disse o professor Igor Bargatin.

Em vez de depender de um substrato ou de uma moldura, a equipe usou uma técnica conhecida como corrugação, que envolve a criação de ondulações na superfície do material.

Ao toque e à vista, as folhas criadas pela equipe são o supra-sumo da lisura, mas em nanoescala, vista ao microscópio, a superfície lembra mais uma caixa de ovos.

A corrugação hexagonal das placas é responsável por sua resistência. [Imagem: Keivan Davami et al. - 10.1038/ncomms10019]

Outro resultado surpreendente é que as folhas, fabricadas com espessuras entre 25 e 100 nanômetros, são feitas de óxido de alumínio, um material cerâmico geralmente muito quebradiço. Mas a nanoestruturação da superfície permite que elas sejam dobradas e até torcidas, sem se quebrar.

Metamateriais mecânicos

O padrão corrugado das nanoplacas é um exemplo de um campo emergente de pesquisa no campo dos novos materiais: os metamateriais mecânicos, que estão permitindo criar coisas como mantos da invisibilidade para arquitetura e engenharia, materiais programáveis e materiais "impossíveis", que esticam quando comprimidos, por exemplo.

De fato, tal como seus equivalentes eletromagnéticos, os metamateriais mecânicos têm propriedades consideradas impossíveis para os materiais naturais, o que é explicado pelo cuidadoso arranjo de suas estruturas em nanoescala.

O que difere entre eles é que, enquanto os metamateriais eletromagnéticos ganham superpoderes de manipulação das luz e demais ondas eletromagnéticas, os metamateriais mecânicos ganham propriedades como força, rigidez, dureza, resistência etc, o que dá uma ideia do potencial de seu uso prático.

Bibliografia:

Ultralight shape-recovering plate mechanical metamaterials
Keivan Davami, Lin Zhao, Eric Lu, John Cortes, Chen Lin, Drew E. Lilley, Prashant K. Purohit, Igor Bargatin
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 10019
DOI: 10.1038/ncomms10019