Prédios baseados na estrutura óssea humana podem ser o futuro das cidades

A biomimética usa soluções de design baseadas inteligência embutida em corpos de animais – especialmente de outras espécies. Mas, de vez em quando, eles também usam o corpo humano. Um exemplo disso é um novo estudo do MIT que sugere que prédios no futuro poderão ser construídos com materiais baseados na estrutura dos ossos humanos.

Em um estudo publicado na Advanced Functional Materials, pesquisadores do MIT explicam como estudar os ossos humanos possibilitaram a criação de três supermateriais. Os ossos humanos são feitos de camadas microscópicas de colágeno (a coisa da qual seus tendões são feitos) e hidroxiapatita (mais parecido com seu dente). Juntos, eles formam uma estrutura forte – mais ou menos como o tijolo e argamassa que fazem nossos ossos serem capazes de suportar uma grande quantidade de força.

Os pesquisadores do MIT aplicaram os mesmos princípios a três materiais sintéticos, juntando-os em uma escala microscópica usando impressora 3D. O resultado foi um material híbrido com resistência 22 vezes maior do que qualquer material único. A Wired UK explica:

“A equipe inicialmente projetou os três materiais usando softwares de computador: osso e nácar (ou madrepérola); calcita mineral e um material parecido com a pele de uma cobra. Cada material […] seria feito a partir de dois materiais sintéticos a “resolução micrométrica”, um agindo como tijolo e o outro como cimento. O material similar à madrepérola foi feito a partir de uma estrutura microscópica semelhante a um moro, enquanto a calcita vê os materiais invertidos, com o cimento sendo feito do material mais forte, e os tijolos do mais fraco.”

O estudo descreve os híbridos como “metamateriais” e diz que o futuro da arquitetura está em descobrir como gastar menos energia fabricando prédios com mais eficiência. Ao alterar o design hierárquico dos materiais e, nível micro, os arquitetos podem conseguir alterar como edifícios são construídos em escala macro. Muitos designers já estudam ideias similares – como, por exemplo, usar softwares de modelagem paramétrica para otimizar a forma das colunas com base na carga de tensão.

Markus Buehler, chefe do Departamento de Engenharia Ambiental e Civil do MIT e principal autor do estudo, descreve as descobertas como uma forma de usar o que há na natureza para construir o futuro. “Os padrões geométricos que usamos nos materiais sintéticos são os mesmos que existem em materiais naturais como ossos ou nácar, mas também incluímos novos designs que não existem na natureza,” disse em um comunicado. “Como engenheiros, nós não estamos mais limitados a padrões naturais. Podemos criar os nossos próprios, que podem ser ainda melhores do que os existentes.”

O grande desafio, até agora, está na escala: a impressão 3D é cara de mais e pouco precisa para a produção em escala necessária para prédios. Ainda assim, como diz Jennifer Lewis, de Harvard, “esta pesquisa é um exemplo fantástico de como a impressão 3D pode ser usada para fabricar arquiteturas complexas que emulem as encontradas na natureza.” [Wired UK]

“Esta foto mostra o padrão tijolo-e-argamassa de um osso e nácar simulados e, no fundo, o nácar verdadeiro encontrado nas conchas de moluscos”, explica o pessoal do MIT.