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De 1985 até o presente: por que a pesquisa sobre materiais auxéticos cresceu de forma tão explosiva?
Os materiais auxéticos são conhecidos por seu coeficiente de Poisson negativo único, que permite que o alongamento em uma direção cause expansão na direção vertical. Em comparação com os materiais tradicionais, os materiais Auxetic apresentam um comportamento inverso, o que tem atraído forte interesse dos investigadores nas suas potenciais aplicações. Desde que foi amplamente mencionado pela primeira vez em 1985, a quantidade de literatura sobre materiais Auxetic disparou, desencadeando discussões e explorações acaloradas na comunidade científica.
As características dos materiais Auxetic conferem-lhes um amplo potencial de aplicação em equipamentos de proteção, dispositivos médicos e até mesmo em design de roupas.
A origem e o desenvolvimento dos materiais Auxéticos
A palavra Auxetic vem do grego "αὐξητικός", que significa "aquilo que promove o aumento". O termo foi cunhado pelo professor Ken Evans, da Universidade de Exeter. A estrutura RFS inventada pelo pesquisador berlinense K. Pietsch em 1978 é considerada o primeiro exemplo de material Auxético artificial. Embora o termo "Auxetic" ainda não fosse usado na época, ele foi o primeiro a descrever o mecanismo de alavanca subjacente e sua resposta mecânica não linear, sendo, portanto, considerado o inventor da rede Auxetic.
Em 1985, A. G. Kolpakov publicou pela primeira vez materiais com índice de Poisson negativo em seu artigo. Então, em 1987, a revista Science introduziu uma estrutura de espuma descrita pelo grupo de pesquisa de R.S Lakes na Universidade de Wisconsin, que popularizou ainda mais o conhecimento deste material. Somente em 1991 o termo auxético começou a ser comumente usado.
Propriedades e aplicações de materiais Auxéticos
Os materiais auxéticos normalmente têm baixas densidades, o que permite que sua microestrutura flexione como dobradiças sob tensão. Em um nível macro, o comportamento Auxético pode ser ilustrado por uma corda inelástica enrolada em uma mola. Quando as extremidades da estrutura são separadas, o fio inelástico se endireita e a mola se estica e envolve-o, aumentando o volume efetivo da estrutura.
As excelentes propriedades dos materiais Auxetic os tornam excelentes em produtos como calçados e próteses médicas, e desempenho semelhante pode ser encontrado até mesmo em formas de vida orgânicas.
Por exemplo, certos materiais e tecidos cristalinos, como células-tronco embrionárias de camundongos, também exibem propriedades auxéticas sob certas condições. Isto não só liga os materiais Auxetic à investigação científica, mas também aponta para o seu potencial para aplicações biomédicas.
Exemplos de materiais auxéticos
Existem muitos exemplos práticos de materiais Auxetic, como:
- Espuma auxética de poliuretano
- Células-tronco embrionárias de camundongo
- pedra α-cristalina
- Uma variedade de materiais cristalinos (como lítio, sódio, potássio, etc.)
- Pedras e Minerais
- Grafeno
- Tecido ósseo e tendões na vida diária
Esses diversos exemplos de materiais Auxetic demonstram sua ampla aplicabilidade do micro ao macro, demonstrando a diversidade e o potencial da pesquisa Auxetic.
O rápido crescimento da pesquisa de materiais Auxéticos
Nos últimos anos, de acordo com dados do motor de busca Scopus, a literatura de investigação sobre materiais Auxetic tem mostrado uma tendência de crescimento explosivo. Houve apenas uma publicação relevante em 1991, mas em 2016 esse número aumentou para 165, demonstrando o interesse crescente por materiais auxéticos entre os pesquisadores.
No entanto, embora os materiais Auxetic apresentem um forte potencial de aplicação, a sua aplicação generalizada em vários campos ainda enfrenta desafios. Portanto, mais pesquisas são cruciais para aperfeiçoar os materiais Auxetic e promover suas aplicações.
Em quantos campos os materiais Auxetic podem ter impacto e mudar o futuro da ciência dos materiais?
