Metamaterial têxtil
Um tecido capaz de criar ondulações como uma bola de golfe, mudando suas propriedades aerodinâmicas sob demanda, promete viabilizar a criação de novos materiais inteligentes – incluindo roupas – com aplicações em esportes e engenharia.
Imagine, por exemplo, um ciclista ou um esquiador cujas roupas se adaptem à velocidade do vento e do trecho do percurso, permitindo que eles ganhem tempo simplesmente puxando ou esticando o tecido.
Estas são possibilidades que se tornaram reais graças à criação de David Farrell e colegas da Universidade de Harvard, nos EUA.
O novo tecido inteligente nasceu na interseção entre a dinâmica dos fluidos e os materiais artificialmente projetados, mais conhecidos como metamateriais, o que levou à criação de um tecido único que forma reentrâncias, pequenas depressões em sua superfície, quando ele é esticado – as depressões se formam mesmo quando o tecido está firmemente ajustado ao corpo.
O tecido utiliza os mesmos princípios aerodinâmicos de uma bola de golfe, cuja superfície cheia de ondulações faz com que a bola voe mais longe, utilizando a turbulência para reduzir o arrasto. Como o tecido é macio e elástico, ele pode se mover e esticar para alterar o tamanho e a forma das depressões conforme a necessidade.
Tecido que enruga ao esticar
Para criar seu metamaterial têxtil, a equipe usou um cortador a laser e uma prensa térmica para criar dois tecidos, um preto mais rígido, semelhante à alça de uma mochila, e um tecido de malha cinza mais macio, flexível e confortável. Utilizando um processo de fabricação em duas etapas, eles cortaram padrões no tecido e o uniram à camada de malha para formar um compósito têxtil.
Experimentando com múltiplas amostras planas com padrões em forma de treliças, como quadrados e hexágonos, eles exploraram sistematicamente como diferentes tesselações afetam a resposta mecânica de cada material têxtil.
“Depois de realizar 3.000 simulações, conseguimos explorar milhares de padrões de ondulação,” contou Farrell. “Conseguimos ajustar o tamanho da ondulação, bem como seu formato. Quando colocamos esses padrões de volta no túnel de vento, descobrimos que certos padrões e ondulações são otimizados para faixas específicas de velocidade do vento.”
Ajustar o tamanho das depressões melhora o desempenho do tecido em determinadas velocidades de vento, reduzindo o arrasto em até 20%, de acordo com experimentos realizados em um túnel de vento.
O efeito é contraintuitivo porque, normalmente, esticar um tecido faz ele se alisar e aderir melhor ao corpo. “Nosso compósito têxtil quebra essa regra,” explicou Farrell. “O padrão de treliça exclusivo permite que o tecido se expanda ao redor do braço em vez de se apertar. Estamos usando essa propriedade exclusiva [que tem sido explorada] nos últimos 10 anos em metamateriais, e estamos aplicando-a em dispositivos vestíveis de uma maneira nunca vista antes.”
Bibliografia:
Artigo: Programmable Surface Dimpling of Textile Metamaterials for Aerodynamic Control
Autores: David T. Farrell, Connor M. McCann, Antonio Elia Forte, Conor J. Walsh, Katia Bertoldi
Revista: Advanced Materials
Vol.: 37, Issue40
DOI: 10.1002/adma.202505817