21 Dê exemplos de materiais com comportamento auxético, explicando este comportamento e potenciais de uso.

Passo 1

O enunciado pede para apresentarmos exemplos de materiais com comportamento auxético, explicando por que eles têm essa propriedade (isto é, sua razão de Poisson é negativa) e apontando possíveis aplicações.

Passo 2

Um material é auxético quando, ao ser tracionado, ele se expande lateralmente em vez de se contrair. Em termos de deformação, sua razão de Poisson
\nu \;=\;-\,\frac{\varepsilon_{\text{trans}}}{\varepsilon_{\text{axial}}}
é negativa ( \nu<0). Esse comportamento geralmente não vem da composição química, mas de microestruturas ou geometrias internas que se “desdobram” ou rodam sob carga.

Passo 3

Espumas reentrantes
Essas espumas têm células em forma de “V” invertido ou reentradas. Sob tração, os braços das células abrem-se, provocando expansão lateral.
Potenciais de uso: absorvedores de impacto em capacetes e coletes, próteses ósseas com adaptação gradual de rigidez.

Passo 4

Metamateriais com células giratórias ou chiral
São arranjos periódicos de unidades rígidas conectadas por “junções” que giram umas em relação às outras. Ao tracionar, essas unidades rotacionam e aumentam a seção transversal.
Potenciais de uso: sensores de deformação com alta sensibilidade, barreiras acústicas e blindagens leves.

Passo 5

Compósitos 2D à base de grafeno ou sílica
Em filmes ultra-finos, padrões de furos ou cortes (kirigami) formam geometrias que se expandem lateralmente quando esticadas.
Potenciais de uso: eletrônica flexível, membranas de filtração com abertura ajustável.

Passo 6

Polímeros impressos em 3D com geometrias projetadas
Usando impressão aditiva, criam-se redes internas (por exemplo, de equação de Schwarz) que se comportam auxeticamente.
Potenciais de uso: calçados com sola adaptativa, têxteis inteligentes e estruturas de engenharia leve com alto amortecimento de vibrações.

Resposta

  • Espumas reentrantes: células em “V” invertido que abrem sob tração; usadas em absorvedores de impacto e implantes ortopédicos.
  • Metamateriais chiral ou de células giratórias: unidades rígidas que rotacionam, gerando expansão lateral; aplicáveis em sensores e barreiras acústicas.
  • Compósitos 2D (grafeno, kirigami): padrões microfabricados que se expandem, úteis em eletrônica flexível e filtração.
  • Polímeros 3D impressos com redes projetadas: geometria interna controla deformação, ideais para calçados, têxteis e estruturas leves de alto amortecimento.

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