Notícia

Material de tênis de corrida inspirou design impresso em 3D que protege edifícios de danos por impacto

Fonte

QUT | Universidade Tecnológica de Queensland 

Data

sábado, 23 outubro 2021 07:15

Áreas

Construção Civil. Engenharia Civil.

A Dra. Tatheer Zahra, professora da Escola de Engenharia Civil e Ambiental e do Centro de Ciência de Materiais da Universidade Tecnológica de Queensland (QUT), na Austrália, usou um bioplástico para imprimir formas geométricas em 3D que imitam o comportamento de materiais auxéticos – com coeficiente de Poisson negativo, eles aumentam de volume quando aplicada uma força de compressão. O estudo foi publicado na revista científica Smart Materials and Structures.

“Em vez de achatar quando esticado ou inchar quando comprimido, os materiais auxéticos se expandem ou contraem em todas as direções ao mesmo tempo, o que os torna altamente absorventes de energia e resistentes a cargas. Mas o material auxético comercial existente é caro e não está disponível localmente, então projetei formas geométricas que mostraram o mesmo comportamento”, disse a professora Zahra.

A Dra. Zahra disse que as geometrias auxéticas de impressão 3D podem potencialmente substituir os reforços de malha de polímero reforçado com aço e fibra em compósitos, e também podem ser usadas como um revestimento protetor de paredes flexível e com ampla aplicabilidade.

A pesquisadora destacou que a absorção de energia seria equivalente a um revestimento protetor de composto reforçado de 20 mm de espessura sobre uma parede de edifício em escala real, que poderia suportar o impacto de um carro viajando a 60 km/h. “Em escala, os compostos incorporados a essas geometrias poderiam teoricamente resistir a alto impacto ou energia de choque causada por explosões de gás, terremotos e forças do vento e colisões de carros”

A Dr. Zahra disse que a proteção para paredes de alvenaria é especialmente importante porque é uma parte essencial da maioria dos edifícios comerciais e residenciais.

“A alvenaria é um material muito barato e resistente a ruído, calor e tem melhores propriedades de proteção contra fogo em comparação com madeira ou aço, mas suas juntas de argamassa enfraquecem a resistência estrutural geral”, disse a pesquisadora.

Com a comprovação em escala de laboratório, a Dra. Zahra agora tem como objetivo testar os projetos em alvenaria em escala real e estruturas de concreto.

“Os projetos seriam boas perspectivas para a comercialização por meio da manufatura aditiva porque o processo de produção é flexível e os materiais estão prontamente disponíveis. A impressão 3D também nos permitiria mudar o material, tamanho ou desenho de formas geométricas para se adequar a diferentes estruturas e requisitos de carga.”, disse a professora Zahra.

A Dr. Zahra disse que os bioplásticos fornecem uma alternativa mais sustentável e de baixa emissão de carbono ao plástico reforçado com fibra ou outros polímeros não biodegradáveis. A pesquisadora disse que também é mais econômico do que usar tecidos auxéticos disponíveis, que podem custar até US$ 400 por metro quadrado e não são biodegradáveis.

Assista ao vídeo: uma geometria auxética de 180g resiste à força de 25kN (aprox. 2500 kgf) ao se contrair em todas as direções para absorver energia de cerca de 260 J sem mostrar danos ou mudanças na forma quando liberada. Se aumentadas, essas geometrias podem ser úteis para salvar edifícios e outras estruturas do impacto de colisões:

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Tecnológica de Queensland (em inglês).

Fonte: Novella Moncrieff, Universidade Tecnológica de Queensland. Imagem e vídeo: Divulgação, Universidade Tecnológica de Queensland.