Pesquisadores da Monash University descobriram um novo motivo de design derivado da ra­gida cobertura externa de invertebrados que pode ajudar a criar materiais mais tolerantes a danos para futuras construções.

Em um artigo publicado na Nature Communications , o professor Wenhui Duan, do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Monash, diz que o novo padra£o, somando-se aos oito padraµes de projeto estrutural biola³gicos conhecidos e comuns, pode adicionar um motivo de alta resistência a materiais de construção comumente usados , como compósitos e cimento, e pode ajudar a reduzir as emissaµes de carbono .

A indústria cimenteira éuma das maiores produtoras de dia³xido de carbono, responsável por até8% das emissaµes antra³picas mundiais desse gás; esta descoberta ajudara¡ na redução do uso de cimento, melhorando a tolera¢ncia ao dano do material.

A equipe de pesquisa replicou o motivo do design em material de cimento, um dos materiais de construção mais consumidos no mundo. Eles adotaram uma técnica de impressão 3D combinada com nanotecnologia e inteligaªncia artificial para fabricar um compa³sito de cimento leve que adotou esse motivo de design segmentado, demonstrando uma capacidade de carga superior e um padrãode falha progressivo exclusivo.

"Demonstramos a aplicação deste motivo de design na produção de um material de cimento leve de alta resistência e tolerante a danos . Além disso, esse motivo de design também pode ser aplicado a vários materiais, como cera¢mica, vidro, materiais polimanãricos e meta¡licos para design de materiais avana§ados, energia armazenamento /conversão e estruturas arquiteta´nicas, em colaboração com as equipes da Universidade de Queensland e da Universidade de Manchester", diz o professor Duan.

Desde a descoberta da estrutura helicoidal em 1972, um dos padraµes estruturais mais comuns na biologia, houve um esfora§o para extrair motivos de design de mais de 7 milhões de espanãcies vivas no mundo para ajudar na fabricação de materiais estruturados/estruturais.

Apa³s quase 50 anos de pesquisa, repetições nota¡veis ​​foram confirmadas na maioria das classes de espanãcies, mas apenas oito categorias de motivos de design foram extraa­das e adotadas em design de materiais, atéagora.

A nova estrutura de design foi identificada em várias espanãcies, como os exoesqueletos de artra³podes, as pernas de mama­feros, anfa­bios e ranãpteis. Esses motivos de design são fontes valiosas de inspiração para o design de materiais modernos e auxiliam na fabricação de material estrutural.

"Em comparação com o motivo de design atual, nosso motivo de projeto segmentar dissipa a energia pela rotação do segmento. A beleza do motivo de projeto descoberto éque o material pode exibir um comportamento de falha progressiva peria³dica única. Isso significa que podemos conter o dano dentro de uma determinada regia£o de material, enquanto o resto da estrutura ainda pode manter a integridade e a maior parte (cerca de 80%) da capacidade de carga."