Renderização artística do Avião Morfológico, também conhecido como Veículo Aeroespacial do Século XXI, mostrando os avançados conceitos que a NASA vislumbra para uma aeronave do futuro.
[Imagem: AFRL]
Compósitos são materiais híbridos, resultantes da mistura de polímeros com materiais naturais, metais, fibras ou cerâmicas.
Os nanocompósitos são materiais desse tipo, mas cuja estrutura é projetada e sintetizada em nanoescala.
Cientistas ligados à NASA estão agora estudando uma nova série de nanocompósitos capazes de "reagir a estímulos".
Materiais reativos
De forma semelhante a um ser vivo, por exemplo, afastando-se rapidamente de uma fonte de calor, esses nanocompósitos reativos alteram suas propriedades mecânicas quando expostos a campos elétricos, campos magnéticos ou a algum tipo de radiação eletromagnética.
A alteração das propriedades desses "materiais mutantes" deriva de interações sinergísticas entre a matriz de polímero e seu material de preenchimento.
Os pesquisadores agora conseguiram desenvolver um novo material com uma capacidade de reação significativa a um campo elétrico, o que significa que ele pode ser usado como atuador - para exercer uma força, por exemplo - ou sofrer uma deformação.
É um passo gigantesco à frente dos músculos artificiais.
Aviões que mudam de forma
Um dos objetivos primários da pesquisa é o desenvolvimento de aviões que possam se adaptar às condições de voo alterando seu próprio formato - eles são chamados de aviões morfológicos (morphing planes).
Por exemplo, um avião precisa de grande sustentação nas baixas velocidades de decolagem e pouso, mas isso compromete sua aerodinâmica para o voo em alta velocidade.
Hoje, esse equilíbrio é obtido cedendo-se dos dois lados, o que significa que os aviões não são ótimos em nenhuma das duas situações.
Alguns sistemas de asas móveis tentam contornar esse compromisso, mas com um custo e uma complexidade elevados demais para serem usados em aplicações úteis - na aviação civil, por exemplo.
Mas esses materiais adaptativos são promissores para inúmeras outras aplicações, de stents e implantes médicos a automóveis e telescópios.
Os maiores entraves ao uso desses materiais inovadores estão nas restrições de temperatura e no fato de que os protótipos até agora desenvolvidos suportam poucos ciclos de funcionamento - o que significa que eles perdem sua capacidade de se "transformar" com o uso.
Os pesquisadores descobriram que a saída pode estar no uso de nanotubos de carbono no meio dos chamados nanocompósitos poliméricos eletrorrestritivos (PNC: Electrostrictive Polymer Nanocomposites).
De forma surpreendente, os pesquisadores descobriram que as nanopartículas são essenciais para a construção dos materiais eletroativos, mas a capacidade final do material para mudar de forma depende das suas características finais em macroescala.
Os resultados mostraram que a atuação eletrotermal do nanocompósito não depende da composição do material que preenche a matriz de polímero, mas apenas da condutividade final do material pronto - daí a importância dos nanotubos de carbono, com sua excepcional condutividade.
O trabalho estabelece um novo patamar para as pesquisas, permitindo que os cientistas selecionem os melhores materiais de preenchimento, calculem sua quantidade ótima e descubram novas técnicas de processamento - tudo para otimizar o comportamento morfológico final do material.