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Revestimento torna objetos imperceptíveis

Estrutura pode impedir que objetos sejam sentidos ou empurrados

 

T Bückmann / KIT
Imagem de aproximadamente 300µm de metamaterial 
Por Charles Q. Choi 

Capas de invisibilidade, antes consideradas domínio exclusivo dos contos de Harry Potter e de Jornada nas Estrelas, se tornaram realidade na última década aproximadamente. Agora, cientistas desenvolveram uma “capa da impalpabilidade”, um material que oculta em seu interior objetos que não podem ser sentidos ou tocados. Os pesquisadores sugerem que, no futuro, essas capas podem ser úteis para ajudar a proteger objetos de impactos que poderiam prejudicá-los.

Capas de invisibilidade funcionam ao dirigir ondas de luz suavemente ao redor de objetos de modo que as ondas se propaguem ao longo de suas trajetórias originais, como se nada existisse ali para bloqueá-las. Cientistas também já desenvolveram materiais de revestimento que agem contra outros tipos de ondas: por exemplo, capas de inaudibilidade ocultam objetos de ondas acústicas utilizadas em sonares.

O manto da “impalpabilidade” é um chamado metamaterial pentamodo, uma estrutura artificial que, embora sólida, pode se comportar como um fluido; e, embora seja difícil de ser comprimida, sua forma é relativamente fácil de ser mudada.

O material específico desenvolvido pelos pesquisadores é uma grade tridimensional hexagonal, que lembra um favo de mel, sendo que as hastes que compõem essa estrutura a tornam mais ampla em seus meios que em suas extremidades. “Esse é o primeiro exemplo experimental de um manto eletromecânico de impalpabilidade e uma das primeiras aplicações demonstradas para materiais pentamodo”, explica o matemático Graeme Milton da University of Utah, que não participou da pesquisa.

Os cientistas construíram o manto em torno do objeto que pretendiam ocultar, um cilindro rígido e oco que também poderia esconder algo suficientemente grande dentro dele mesmo.

Para criar simultaneamente o manto e o cilindro, os pesquisadores apontaram um raio laser infravermelho dentro de um barril de fluido fotossensível, endurecendo as formas de plástico onde o feixe de laser se concentrava.

O manto resultante era feito de hastes de apenas uns 40 mícrons de comprimento e 10 mícrons de espessura em seus pontos mais largos; construído em torno de um cilindro de 750 mícrons de diâmetro, com paredes de 125 mícrons de espessura. (Em comparação, a espessura média do cabelo humano é de aproximadamente 100 mícrons.)

“Criar o manto foi fisicamente desafiador, já que os componentes às vezes podem ter apenas de 3,3 mícrons a 6,6 mícrons de espessura, e suas dimensões precisam ser muito precisas para que a capa funcione; portanto, desenvolver uma técnica para produzir o manto foi difícil”, conclui Tiemo Bückmann, principal autor do estudo e físico do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha. Os cientistas detalharam suas descobertas on-line em 19 de junho na Nature Communications. (A Scientific American faz parte do Nature Publishing Group).

As larguras e os comprimentos dos componentes que formam o manto são calculados de modo que eles cercarão e ocultarão um objeto impalpável de determinadas dimensões de instrumentos científicos ou até mesmo de dedos.

Essencialmente, o manto se deforma ao redor do objeto que esconde, fazendo com que pareça que ele não está ali (ou seja, tornando-o impalpável). Ao mesmo tempo, o objeto é protegido de qualquer coisa que o toque. “Achei muito surpreendente como o manto funciona bem”, observa Bückmann.

Quando tapetes ou colchões normais são colocados em cima de superfícies irregulares, as irregularidades às vezes ainda podem ser sentidas, “como no conto de fadas de Hans Christian Andersen A Princesa e a Ervilha”, exemplifica Bückmann. Comparativamente, com esse novo manto da impalpabilidade “é muito interessante constatar como é pequena a quantidade de material que tem de colocado sobre o obstáculo para encobrir o objeto”, observa ele.

O manto da impalpabilidade tem limites.

As dimensões de seus componentes, por exemplo, precisam ser projetadas especificamente para corresponder a o que quer que seja que a capa esteja ocultando. Além disso, embora as capas possam ocultar objetos de alguns puxões e empurrões, elas não protegem contra tudo — uma pessoa pode pressionar um manto com força suficiente para rompê-lo e sentir o objeto que oculta.

Ainda assim, proteger um objeto com uma manta, ou capa, pode ter muitas utilidades, argumenta Bückmann. “A tecnologia poderia ser usada sempre que for preciso evitar que um material seja danificado; como impedir que um pacote seja esmagado”, exemplifica. Outras aplicações potenciais podem incluir colchões de campismo ou tapetes muito finos, leves e confortáveis, mas que ainda podem esconder pedras ou cabos embaixo deles.

SA 3 de julho de 2014

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