Os pesquisadores de um novo tipo de material de treliça de metal líquido criaram uma série de protótipos que retornavam às suas formas quando esmagados, incluindo uma mão que se movia quando aquecida.
Crédito: Pu Zhang
Pu Zhang gosta de comparar a pesquisa de sua equipe sobre metais líquidos com o Exterminador do Futuro - especificamente o Exterminador do Futuro 2: Dia do Julgamento , de 1991 , no qual um robô assassino enviado de um futuro sombrio pode se transformar em qualquer um e em qualquer coisa em busca de sua presa humana.
Quando disseram que talvez essa não seja a melhor comparação, Zhang riu e confessou: "Para ser sincero, nunca assisti esse filme!"
Zhang - professor assistente de engenharia mecânica na Escola Thomas J. Watson de Engenharia e Ciência Aplicada - tem planos muito mais benignos para seu último estudo , que será publicado na edição de maio da revista Additive Manufacturing .
Trabalhando com os alunos de doutorado Fanghang Deng e Quang-Kha Nguyen, Zhang desenvolveu o que ele chama de “a primeira treliça de metal líquido do mundo”, feita a partir da liga de Field. A mistura de bismuto, índio e estanho - nomeada em homenagem a seu inventor, Simon Quellen Field - torna-se líquida no ponto de fusão relativamente baixo de 62 ° C (144 ° F).
Atualmente, a liga de campo é usada como refrigerante de metal líquido em engenharia nuclear, entre outras aplicações, mas a equipe do Watson demonstra outras aplicações em potencial. Eles combinaram o material de treliça metálica com uma casca de borracha através de um processo de fabricação híbrido. Esse novo processo integra impressão 3D, vazamento a vácuo e revestimento conforme (que é usado em circuitos eletrônicos para proteger contra umidade, poeira, produtos químicos e temperaturas extremas).
"Sem a casca, não funcionará, porque o metal líquido fluirá", disse Zhang. “O esqueleto da casca controla a forma e a integridade gerais, para que o próprio metal líquido possa ser confinado nos canais. Passamos mais de meio ano desenvolvendo esse processo de fabricação, porque esse novo material de treliça é muito difícil de processar. Você precisa encontrar os melhores materiais e parâmetros de processamento. ”
A equipe do Watson fez uma série de protótipos que recuperam suas formas após serem aquecidos até o ponto de fusão, incluindo antenas de malha tipo “teia de aranha”, favos de mel e bolas de futebol, além das letras BUME (para engenharia mecânica da Universidade de Binghamton, é claro ) Talvez o mais parecido com o Terminator seja uma mão que se abre lentamente à medida que a treliça de metal derrete.
Esses protótipos oferecem visuais notáveis, mas as propriedades por trás deles podem inspirar inúmeros usos. Quando o metal líquido está em estado sólido, é muito seguro e forte. Absorve muita energia quando esmagada; depois de algum aquecimento e resfriamento, ele retorna à sua forma original e pode ser reutilizado.
Zhang estuda materiais de treliça desde seu doutorado na Universidade de Pittsburgh, em 2012, e ele vê nesta nova pesquisa de metais líquidos muitas possibilidades para a NASA ou empresas privadas de exploração espacial. Por exemplo, os projetistas de satélites poderiam empacotar a “teia de aranha” em um pequeno pacote e depois desdobrar como antena quando em órbita. Talvez estruturas para futuros assentamentos na Lua ou em Marte possam ocupar menos espaço a bordo de um navio de exploração e depois serem expandidas quando os astronautas chegarem ao seu destino.
Pode até fazer sentido construir uma nave interplanetária usando um material de treliça de metal, ele disse: “Uma espaçonave pode colidir se cair na Lua ou em Marte com algum tipo de impacto. Normalmente, os engenheiros usam alumínio ou aço para produzir as estruturas de amortecimento, mas depois que você pousa na lua, o metal absorve a energia e se deforma. Acabou - você pode usá-lo apenas uma vez.
Como parte da pesquisa sobre treliças de metal líquido, criou uma série de protótipos que retornavam às suas formas quando esmagados, incluindo uma estrutura em forma de favo de mel.
“Usando a liga deste campo, você pode colidir com ele como outros metais, mas depois esquentá-lo mais tarde para recuperar sua forma. Você pode usá-lo repetidamente.
A equipe do Watson já está explorando como desenvolver essa pesquisa de treliça metálica, incluindo diferentes tipos de estrutura e materiais de revestimento aprimorados. Zhang ainda tem um objetivo final em mente:
"Nosso sonho é construir um robô de treliça de metal líquido, e agora temos uma mão, então estamos um passo adiante".
Contanto que seja um robô amigável.
O estudo de Zhang, “Materiais multifuncionais de treliça de metal líquido por meio de projeto e fabricação híbridos” , aparecerá na Additive Manufacturing .
Crédito: Pu Zhang
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