Uma nova geração de meta-materiais está emergindo de uma fonte dos anos 80. Essa é a essência de um estudo publicado na Proceedings of the National Academy of Sciences, no qual um trio de engenheiros descreve uma nova forma de origami que eles dizem poder transformar uma simples folha de papel em uma estrutura com resistência de magnitude duas vezes maior.

“A engenharia de origami deu um grande salto nos últimos anos”, diz Evgueni Filipov, coautor do estudo e candidato a PhD na Universidade de Illinois, em um vídeo sobre o trabalho.

Filipov diz que o sistema pode mudar a forma como construímos espaçonaves, como pontes e prédios são projetados, e até mesmo como empresas de entrega operam — e tudo isso vindo de um laboratório que faz apenas modelos de papel.

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Este novo padrão é chamado de “zippered tube”, ou tubo de zíper, e se baseia em um tipo de origami mais recente chamado Miura-ori, ou dobradura Miura.

Esta forma de dobradura é uma ótima maneira de transformar uma folha de papel em um pedaço bem pequeno — ela foi criada pelo astrofísico japonês Koryo Miura nos anos 1980. Ele imaginou uma forma de robotizar o processo de dobradura de painéis solares em um pequeno espaço antes de eles serem lançados para o espaço — Miura chegou a um design que influencia a NASA até os dias de hoje.

O padrão de Miura é comum hoje, e forma a base para o tubo de zíper. Pegue uma peça dobrada, e ela irá se curvar para praticamente qualquer lado se você aplicar força nela:

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Mas você pode tornar essa peça muito mais rígida e mais resistente a dobraduras se você colar uma segunda peça nela, formando um tubo.

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É possível até mesmo adicionar outros tubos, criando uma estrutura ainda mais rígida que pode se dobrar apenas em um sentido…

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… e não em outros:

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É possível ver ideias semelhantes em arranha-céus, como a Willis Tower, que é estruturada em volta de nove tubos individuais. Juntos, eles criam rigidez contra pressões que “dobram” o edifício lateralmente – como o vento e forças sísmicas. No caso da pesquisa destes tubos de zíper, eles são projetados para se mover — mas apenas nas formas previstas por suas dobras.

O trio de cientistas pegou uma ideia simples e a complicou em dezenas de folhas e tubos, criando estruturas complexas que se parecem com colmeias e que podem aguentar uma quantidade incrível de peso enquanto se mantêm flexíveis.

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E isto é apenas um exemplo de um gênero da engenharia que tem crescido ultimamente. Existem conferências inteiras, organizadas por cientistas e engenheiros, dedicadas ao desenvolvimento de novas ideias de origami. A NASA se baseou nos origamis para projetar sua nova placa solar.

Filipov explica o potencial da tecnologia desta forma:

O origami se tornou um objetivo para a engenharia e a ciência nos últimos cinco anos. Muito disso foi devido à exploração espacial, permitindo lançar estruturas de forma compacta para implementá-las no espaço. Mas estamos começando a ver como ele tem potencial para outros campos da engenharia. Você pode pré-produzir algo em uma fábrica, enviá-lo de forma compactada e implementá-lo no local.

Essas estruturas são incríveis porque elas são mutáveis. Depois de séculos recorrendo a materiais pesados e permanentes para construir sistemas firmes, estamos vendo uma geração de materiais que são resistentes, porém bastante flexíveis.

Imagens e vídeo via Georgia Tech