Um grupo de engenheiros da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, desenvolveu um novo material à base de cimento inspirado na camada exterior do osso humano. Este design bio-inspirado é 5,6 vezes mais resistente aos danos do que os materiais tradicionais, oferecendo uma melhor resistência às fissuras e evitando falhas súbitas.
O estudo, liderado pelo professor assistente de Engenharia Civil e Ambiental Reza Moini e pelo candidato a doutoramento Shashank Gupta, foi publicado na revista Advanced Materials.
“Um dos desafios na engenharia de materiais de construção frágeis é o facto de estes falharem abruptamente e de forma catastrófica”, explicou Gupta. A nova técnica resolve este problema criando um material mais resistente e pegajoso, mantendo a força estrutural.
De acordo com Mioni, a chave para esta inovação reside no design da arquitectura interna, que equilibra as tensões nas fissuras com a resposta mecânica do material. “Utilizamos princípios teóricos da mecânica da fractura e da mecânica estatística para melhorar as propriedades fundamentais dos materiais por concepção”, afirmou.
Este design bio-inspirado é 5,6 vezes mais resistente aos danos do que os materiais tradicionais, oferecendo uma melhor resistência às fissuras e evitando falhas súbitas
Inspirando-se no osso cortical humano, que tem uma estrutura tubular conhecida como osteões, os engenheiros conseguiram desviar as fissuras, aumentando a resistência global. Além disso, a equipa descobriu que a interacção entre as fissuras e os tubos permite um aumento gradual da resistência, em que as fissuras são controladas e retardadas, evitando a falha.
Segundo o jornal Floripa, a abordagem dos engenheiros difere dos métodos tradicionais, que normalmente adicionam fibras ou plásticos ao cimento. Em vez disso, manipularam a estrutura do próprio material para melhorar a resistência sem necessidade de materiais adicionais.
Os investigadores introduziram também um novo método para quantificar o grau de desordem nos materiais, permitindo uma representação mais exacta das suas estruturas, uma inovação que poderá facilitar a concepção destas de forma mais eficiente e resistente, especialmente quando combinada com técnicas de fabrico avançadas, como a impressão 3D.
“Ainda estamos a explorar as possibilidades”, disse Gupta, referindo que a investigação futura poderá aplicar estes princípios a outros materiais frágeis, alargando as aplicações na construção civil.
