O Prof. Vitor Rafael Coluci e a aluna Vanessa C. Scheffer desenvolvem estudo que ajuda a entender a resposta mecânica de molas nanoscópicas.
Quando nanotubos de carbono – que têm diâmetros cerca de cem mil vezes menores que um fio de cabelo – são alinhados lado a lado como numa floresta de eucaliptos, dão origem a um tipo de esponja capaz de proteger objetos de impactos mecânicos. Pesquisadores de universidades americanas e suíças demostraram essa capacidade analisando os efeitos de impacto causados em ovos protegidos, na área de impacto, por esponjas constituídas de materiais poliméricos e por nanotubos de carbono.
Para entender as respostas mecânicas desses tipos de “florestas”, diferentes modelos físicos têm sido propostos. Esses modelos levam em conta diversas características desses materiais nanoscópicos e tentam prever suas propriedades, além de otimizar seus efeitos. Posteriormente, foram desenvolvidos materiais com molas nanoscópicas de carbono em substituição aos nanotubos retos. Constatou-se então que as esponjas assim constituídas tinham capacidade 50% maior de absorver impactos. Entretanto, para estas “florestas” formadas por nanomolas ainda não existiam modelos físicos que permitissem simular computacionalmente suas características, comportamentos e propriedades mecânicas e que pudessem inclusive contribuir para o descobrimento de novas propriedades.
Diante disso, o físico Vitor Rafael Coluci, professor da Faculdade de Tecnologia (FT) da Unicamp, sediada em Limeira, propôs à sua aluna de mestrado Vanessa C. Scheffer, graduada em matemática e computação, o desenvolvimento de um modelo que considerasse a estrutura helicoidal das nanomolas e tivesse a capacidade de reproduzir os principais mecanismos de deformação desses arranjos. O modelo desenvolvido, que considerou também o emaranhamento entre molas vizinhas, permitiu descrever com grande aproximação as deformações e as reações aos impactos observadas em laboratório por pesquisadores de outros países. Além de outros usos, esses materiais poderão vir a ser utilizados na área aeroespacial.
Vanessa apresentou parte do trabalho, enquanto vinha sendo desenvolvido, no XV Brazsil MRS Meeting, organizado por equipe de professores da Unicamp, realizado em Campinas em 2016, recebendo o Prêmio Bernhard Gross e prêmio da American Chemical Society. O Brazil MRS-Meeting é organizado pela SBPMat - Sociedade Brasileira de Pesquisas em Materiais - e é a versão brasileira do grande evento da Materials Research Society sobre materiais realizado anualmente nos EUA. O Prêmio Bernhard Gross, instituído pela SBPMat, que homenageia um dos pioneiros na pesquisas em materiais no Brasil, tem a finalidade de promover e reconhecer a participação de jovens no estudo e tecnologia de materiais, selecionando os melhores trabalhos de estudantes de graduação e pós-graduação apresentados em encontros anuais da sociedade. Depois de concluído, o trabalho deu origem a artigo publicado, em janeiro de 2018, em colaboração com o professor Ramathasan Thevamaran, da University of Wisconsin-Madison, na revista Applied Physics Letters, a mais citada no ano passado na área de física aplicada.
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