Protótipo reticulado de titânio da RMIT flutua após danos

Uma boia impressa em 3D mantém-se estável num tanque de água do mar turbulenta enquanto o sistema de ensaio roda até 45 graus. Continua a flutuar sem cobertura estanque, revestimento protetor ou flutuabilidade adicional. O protótipo é da autoria do Centro de Fabrico Aditivo da Universidade RMIT, onde os investigadores construíram uma estrutura reticulada de titânio que mantém a flutuabilidade mesmo depois de sofrer danos graves.

O obstáculo era a água. As estruturas reticuladas metálicas podem ser muito leves porque os seus suportes são ocos e estão interligados, mas os espaços abertos também permitem a entrada de água. A solução da RMIT preenche apenas esses suportes ocos de titânio com espuma de poliuretano. As minúsculas células estanques da espuma retêm gás e formam uma barreira distribuída, enquanto a água pode continuar a passar pelas aberturas externas da estrutura reticulada.

Os investigadores afirmam que o estudo é a primeira demonstração publicada de um metamaterial reticulado híbrido de metal-polímero com células abertas capaz de flutuar. Desenvolveram uma medida de conceção denominada densidade esquelética, que contabiliza as paredes de titânio e os canais estanques preenchidos com espuma, mas exclui o espaço aberto que a água pode ocupar. A regra é simples: quando a densidade esquelética é inferior à do líquido circundante, a estrutura aberta flutua.

Os resultados apontam para um material potencial para aplicações marítimas. Com a mesma densidade total, a estrutura reticulada de titânio era 70% mais resistente do que o aço inoxidável ou o polietileno de alta densidade. Em água do mar natural da baía de Port Phillip, em Melbourne, perdeu apenas 0,15% da sua massa após duas semanas, enquanto a sua resistência diminuiu menos de 1%. A estrutura também se manteve à tona depois de fissurar, de ocorrerem falhas em pontos de ligação essenciais e da fratura de uma camada reticulada inteira; só afundou depois de ser severamente esmagada e compactada.

Em termos concretos, o trabalho poderá permitir que boias, sensores flutuantes e outras estruturas marítimas combinem um peso reduzido com tolerância a danos, em vez de dependerem de uma cobertura estanque ou de flutuabilidade adicional. Trata-se ainda de uma possibilidade, não de uma aplicação: a RMIT demonstrou um protótipo impresso em 3D, e a equipa liderada pelo Professor Distinto Ma Qian planeia ainda produzir peças de maior dimensão e realizar ensaios de longa duração em condições marítimas realistas e em águas profundas. A colaboração inclui o Conservatório Nacional de Artes e Ofícios, em França.