Metamateriais já podem ser fabricados em impressoras jato de tinta

Pesquisadores da Universidade Tufts, nos EUA, criaram um novo método para fabricar os chamados metamateriais. Essa abordagem torna mais fácil e barata a produção desses elementos que se comportam de maneira incomum ao interagir com a energia de micro-ondas.

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Ao usar impressoras jato de tinta para construir os metamateriais, os cientistas conseguiram aumentar a capacidade de fabricação, facilitando sua implantação em superfícies maiores ou em interfaces de ambientes biológicos. Eles também provaram que é possível utilizar polímeros orgânicos para sintonizar eletricamente as propriedades desses metamateriais.

"Nosso trabalho representa um passo promissor em comparação com as tecnologias atuais, que dependem em grande parte de materiais e processos de fabricação muito complexos e demasiadamente caros", diz o professor de engenharia e diretor do Tufts Silklab, Fiorenzo Omenetto.

Metamateriais

Também conhecidos como “materiais impossíveis”, os metamateriais poderiam dobrar a energia em torno de objetos e torná-los “invisíveis”, além de concentrar a transmissão energética em feixes ou apresentar características capazes de reconfigurar a absorção de diferentes faixas de frequência, como ocorre com os camaleões.

Os metamateriais são estruturas que interagem com ondas eletromagnéticas de formas peculiares. Eles são compostos por estruturas minúsculas organizadas em padrões repetidos, que permitem a construção de espelhos, lentes e filtros capazes de bloquear, aprimorar, refletir, transmitir ou dobrar as ondas de luz.

Com o novo método criado pelos pesquisadores da Tufts, é possível fabricar metamateriais usando polímeros condutores como substrato e imprimir padrões específicos de eletrodos para os ressonadores de microondas, utilizados para filtrar as frequências selecionadas de energia que são absorvidas ou transmitidas.

Aplicações

Os mecanismos impressos podem ser eletricamente ajustados para se adequar a qualquer faixa de frequência que os moduladores consigam filtrar. Isso dá aos metamateriais uma possibilidade de aplicação muito maior, como em equipamentos de telecomunicação, aparelhos de GPS e radares.

Eles também podem ser usados na comunicação entre dispositivos médicos, já que o polímero orgânico é biocompatível e sua película mais fina permite a incorporação em sensores dentro de enzimas. Com uma flexibilidade maior, os metamateriais impressos podem ser moldados em superfícies totalmente adaptáveis para o uso no interior do corpo humano.

Com o ajuste fino das propriedades elétricas dos polímeros usados nos substratos de impressão, os pesquisadores conseguiram operar diferentes dispositivos em uma faixa muito mais ampla de energia de microondas, chegando a frequências mais altas com picos de até 5 GHz.

“Esta pesquisa é, potencialmente, apenas o começo. Nosso dispositivo deverá encorajar mais explorações de como materiais e dispositivos eletrônicos orgânicos podem ser usados ​​com sucesso em metamateriais reconfiguráveis ​​em todo o espectro eletromagnético”, conclui o pós-doutorando em bioeletrônica, Giorgio Bonacchini, autor principal do estudo.

Fonte: Tufts University