Metamaterial macio que muda de forma com ímãs e resistem a condições extremas
Pesquisadores das universidades Rice e Utah desenvolveram um novo tipo de metamaterial macio e multiestável capaz de mudar de forma quando exposto a campos magnéticos e de manter a nova configuração mesmo após a remoção do estímulo externo.
O estudo, publicado na Science Advances, mostra que essas estruturas feitas de silicone e micropartículas magnéticas podem resistir a pressões mecânicas, variações de temperatura e até a ambientes corrosivos, como fluidos gástricos. Essa robustez abre caminho para aplicações em robótica macia, dispositivos biomédicos implantáveis e sistemas ingeríveis de liberação de medicamentos.
Como funcionam os metamateriais
Ao contrário de materiais convencionais, os metamateriais são projetados com geometrias específicas que conferem propriedades inéditas. No caso do novo design, as unidades estruturais são bistáveis: possuem duas formas estáveis entre as quais podem alternar.
Essa característica permite que a estrutura seja reconfigurada remotamente por meio de campos magnéticos, sem necessidade de energia constante para manter a nova forma. Mais importante, o material mantém a estabilidade mesmo sob estresse, como compressão, impactos ou mudanças bruscas de temperatura.
Resistência além do esperado
Nos experimentos, os metamateriais suportaram compressões equivalentes a mais de 10 vezes sua própria massa, resistiram a jatos de água e permaneceram funcionais após exposição a temperaturas entre –20 °C e 100 °C. Em outro teste, sobreviveram a impactos extremos e até a imersão em fluido gástrico simulado por uma semana, preservando sua capacidade de transformação.
Esses resultados são relevantes para a área médica, já que estruturas rígidas costumam causar complicações como inflamações ou úlceras. Por serem totalmente macios, os novos metamateriais reduzem esse risco e podem ser aplicados, por exemplo, em dispositivos ingeríveis de controle de apetite ou stents reconfiguráveis para o tratamento de distúrbios gastrointestinais.
Potencial em robótica e engenharia biomédica
Além do uso médico, a tecnologia tem potencial em robôs macios capazes de se locomover ou manipular objetos em espaços confinados. Os pesquisadores também demonstraram protótipos de bombas peristálticas e válvulas controladas magneticamente, que funcionaram mesmo contra a pressão de fluidos internos.
Segundo os autores, a capacidade de programar diferentes níveis de estabilidade dentro da mesma estrutura permite criar sistemas complexos, como antenas reconfiguráveis ou instrumentos que podem ser implantados e ativados remotamente.
Mais informações: Greenwood, T. E., Elder, B., Hasan, M. N., Anklam, J., Lee, S., Teng, J., Wang, P., & Kong, Y. L. (2025). Soft multistable magnetic-responsive metamaterials. Science Advances, 11, eadu3749. https://doi.org/10.1126/sciadv.adu3749
