Como funcionam as superfícies Smart Morphable

Quando você está com frio, não precisa dizer à sua pele "é hora de ficar arrepiada". Ele sabe o que fazer com base nas condições que enfrenta. Smorphs funcionam da mesma maneira. Oleksii Sergieiev / ThinkStock

Da próxima vez que você olhar para baixo e vir celulite nas coxas, não se desespere: essas covinhas podem realmente estar deixando você mais rápido e aerodinâmico.

Não, não estamos brincando. Depois de aprender sobre superfícies morfáveis ​​inteligentes, você pode descobrir que seu queijo cottage corpóreo é algo que vale a pena comemorar. Você também aprenderá que amolgar seu carro em uma tempestade de granizo pode ser bom para sua economia de combustível - pelo menos em algumas situações de direção. No entanto, antes de começar a comemorar as marcas em seu carro ou em sua pele, você precisa saber como funcionam as superfícies morfáveis ​​inteligentes.

Superfícies morfáveis ​​inteligentes, ou smorphs, são superfícies que mudam em resposta às condições ao redor e dentro delas. Sua pele é como uma espécie de smorph. Se as condições dentro da sua pele mudarem, como se você ganhar peso, sua pele muda com isso. Comece a bater nos Doritos com muita força, por exemplo, e sua barriga vai crescer. A boa notícia é que, ao contrário do seu jeans, sua pele vai crescer com ele. Se você já esteve grávida ou viu a barriga de uma mulher grávida, você sabe que sua pele pode se esticar e esticar sobre uma parte do corpo em crescimento. Quando essa parte do corpo encolhe por ter um bebê ou trocar Doritos por palitos de cenoura, a pele geralmente encolhe de volta também.

Claro, nossa pele nem sempre encolhe de volta perfeitamente. Depois de uma grande perda de peso, podemos ter pele solta e estrias. A pele não responde apenas às condições dentro do corpo. Passe muito tempo na banheira e você terá dedos enrugados. Saia de casa pelado em um dia frio e você terá arrepios (além de uma citação, já que a nudez em público é ilegal na maioria dos lugares). Smorphs são como a pele porque nem sempre são lisos e macios, e podem responder às condições dentro e fora do corpo. Em alguns casos, as covinhas em um smorph podem melhorar a aerodinâmica e a economia de combustível dos carros. Se ao menos suas estrias pudessem fazer o mesmo. Continue lendo para saber como o carro que você dirigirá no futuro pode ter uma pele que muda de forma e que é ondulada em um minuto e lisa no próximo - e tudo depende das condições de direção.

Conteúdo

1. Ondulações e aerodinâmica
2. Smorphs no MIT
3. Superfícies e carros morfáveis ​​inteligentes

Ao contrário de uma bola de golfe (que tem ondulações o tempo todo), um smorph pode alternar entre ser liso ou enrugado, dependendo do volume do material dentro dele. Airubon / ThinkStock

Siga para o driving range em uma tarde agradável e você verá a inspiração para usar smorphs nos carros. Bolas de golfe, com suas covinhas exteriores enrugadas, ajudaram a informar parte do trabalho que engenheiros e outros pesquisadores estão fazendo em smorphs, pesquisas que podem se traduzir em pele com covinhas - e, portanto, maior economia de combustível - para carros.

As bolas de golfe nem sempre foram amassadas intencionalmente. Na verdade, até meados dos anos 1800, as bolas de golfe eram lisas e apenas amassavam durante o jogo. Afinal de contas, ser atingido uma centena de vezes por rodada vai colocar alguns amassados ​​em você. Quando os jogadores de golfe começaram a notar que as bolas mais velhas e amassadas iam mais longe, eles começaram a exigir o mesmo desempenho das bolas de golfe novas. E quando os fabricantes começaram a vender bolas dentadas, nasceu a moderna bola de golfe com covinhas.

As covinhas em uma bola de golfe ajudam a ir mais longe, porque as marcas não permitem que o ar "grude" na bola. Em vez disso, as covinhas interrompem o ar mais próximo da bola enquanto ela se desloca. Cada covinha forma um pequeno mini ciclone ao redor da bola. Em vez de parecer uma esfera lisa com ar viajando sobre ela, a superfície da bola acaba parecendo um passeio de xícara de chá: uma esfera viajando pelo ar, mas com círculos menores de ar girando ao redor. Esse movimento giratório ajuda a mover o ar ao redor da bola mais rápido, o que diminui a resistência ao vento que a bola enfrenta. Menos resistência ao vento significa que menos energia é necessária para mover a bola em uma determinada distância.

Em um carro, menos resistência ao vento significa que menos energia é necessária para avançar na estrada. Isso se traduz em melhor economia de combustível ou, se você está falando sobre carros elétricos, menos consumo de bateria. Não leve um clube de golfe para o seu carro ainda. As ondulações nos carros só melhoram a eficiência em certas situações. É aí que entram os smorphs.

Pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology criaram smorphs à base de silicone que reagem às condições e diminuem a resistência do ar ao se tornarem onduladas ou lisas. Jorge Salcedo / ThinkStock

Isso é apenas um palpite, mas a probabilidade é de que a maioria dos consumidores não queira comprar um carro usado, mesmo que isso aumente a economia de combustível. O fato é que as covinhas apenas diminuem a resistência ao vento em algumas situações. Em outras situações, uma pele lisa é preferível. Assim como sua própria pele, uma superfície morfável inteligente pode se ajustar às condições ao seu redor.

Pense em smorphs como balões: quando você enche um balão, sua superfície se torna lisa e apertada. No entanto, se o volume de ar dentro do balão mudar - digamos devido a um vazamento ou mudança na temperatura do ar - a superfície do balão se torna macia e flexível. No caso dos smorphs, que os cientistas esperam melhorar a aerodinâmica e a eficiência do combustível nos carros, eles ficariam enrugados. Essas rugas podem ser uma grande ajuda quando se trata de construir carros mais eficientes.

Mudar de suave para ondulado cobre o componente de "morfabilidade" das superfícies morfáveis ​​inteligentes, mas a parte "inteligente" do nome também é um componente chave. Quando você está com frio, não precisa dizer à sua pele "é hora de ficar arrepiada". Ele sabe o que fazer com base nas condições que enfrenta. Smorphs funcionam da mesma maneira. Eles reagem às condições que enfrentam para fazer a superfície mais aerodinâmica.

Pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology criaram smorphs à base de silicone que reagem às condições e diminuem a resistência do ar ao se tornarem onduladas ou lisas. Para fazer as covinhas, os pesquisadores despressurizam o espaço interno do smorph. O smorph reage à mudança no volume interior, como a pele de alguém que de repente perdeu a barriga de cerveja, formando um padrão de rugas e covinhas. Quando o volume interno é aumentado, o smorph suaviza.

Em um carro, sensores, um computador e software podem ser conectados ao revestimento externo do veículo, verificando as medidas de arrasto e ajustando as características do revestimento conforme necessário para reduzir a resistência e melhorar a economia de combustível.

Esta esfera é feita de polímero macio com um centro oco e uma camada fina de um polímero mais rígido. Torna-se ondulado quando o ar é bombeado para fora do centro oco, fazendo com que encolha. Pedro Reis / MIT

Ao contrário de uma bola de golfe ou das coxas da minha tia Mabel (ambas com covinhas o tempo todo), um smorph pode alternar entre ser liso ou enrugado, dependendo do volume do material dentro dele. Uma bola de golfe não precisa fazer isso, porque raramente ultrapassa a velocidade em que suas covinhas param de melhorar sua aerodinâmica. Os carros, por outro lado, podem ir muito mais rápido do que as bolas de golfe. Em altas velocidades, as ondulações aumentam a resistência ao vento. E é por isso que dissemos para você não adicionar suas próprias covinhas ao carro. Quando você pegar a rodovia, aqueles amassados ​​caseiros começarão a atrasar você.

Os pesquisadores acreditam que os smorphs permitirão que o exterior de um carro se ajuste para minimizar o arrasto e maximizar a aerodinâmica, dependendo das condições. Se o carro está indo relativamente devagar, o smorph pode revelar suas covinhas e reduzir o arrasto e a quantidade de energia de que o carro precisa para se mover. Quando o carro anda mais rápido, o smorph pode se suavizar para permitir que o carro deslize pelo ar. Sensores na parte externa do carro podem ler a resistência do vento e ajustar a pele do carro conforme necessário.

Os carros de hoje são projetados para serem tão aerodinâmicos quanto podem ser na maioria das situações. Mas o que o carro ganha em aerodinâmica geral, perde em aerodinâmica para situações específicas. Um carro com pele smorph pode mudar constantemente para se tornar o mais eficiente possível, independentemente das condições.

Carros com superfícies morfáveis ​​inteligentes ainda estão longe, mas smorphs abrem algumas possibilidades interessantes não apenas para o design automotivo, mas também para a engenharia aeroespacial e até mesmo para materiais de construção. Um edifício com uma superfície smorphable, por exemplo, pode ser capaz de suportar ventos fortes melhor do que um feito com materiais tradicionais.

Legal, hein? E você pensou que sua celulite não estava fazendo nada por você.

Nota do autor: Como funcionam as superfícies Smart Morphable

Quando você está pensando em como melhorar a economia de combustível para carros, a maioria das pessoas se concentra na tecnologia que realmente move o carro - ou o que o abastece. Só recentemente, com o uso de materiais como alumínio e fibra de carbono em carros de massa, começamos a questionar se os materiais que usamos para construir carros podem contribuir para aumentar a eficiência. Quando a maioria das pessoas imagina o carro do futuro, elas pensam em um automóvel super liso cortando o tráfego. Um carro que muda de forma com a pele com covinhas pode não ter exatamente a mesma sensação ou aparência de Tron, mas certamente me faz sentir melhor com o amassado que coloquei no para-choque enquanto tentava estacionar em paralelo na semana passada.

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Fontes

• Bennington-Castro, Joseph. "Superfícies morfáveis ​​inteligentes podem ondular à vontade." Boletim MRS. 39. 8. 655-655. Agosto de 2014. (20 de outubro de 2014) http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=9319822&fileId=S0883769414001766
• Chandler, David L. "Superfícies morfáveis ​​podem reduzir a resistência do ar." MIT News. 24 de junho de 2014. (20 de outubro de 2014) http://newsoffice.mit.edu/2014/morphable-surfaces-could-cut-air-resistance-0624
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• Stockton, Nick. "Os carros mais rápidos de amanhã podem ser cobertos por peles morfáveis." Com fio. 24 de julho de 2014. (20 de outubro de 2014) http://www.wired.com/2014/07/the-futures-fastest-cars-could-be-covered-in-morphable-skins/