Estudo Computacional de Metamateriais, Materiais Arquitetados e Dispositivos Funcionais

Resumo

Demandas por materiais funcionais e dispositivos sustentáveis se tornaram prioridades nas agendas de desenvolvimento de muitos países. Uma classe desses materiais envolve os chamados metamateriais e materiais arquitetados ou funcionais, isto é, que possuem propriedades, funções e comportamentos planejados e programáveis. Exemplos são remédios inteligentes, dispositivos vestíveis, estruturas anti-vibração/terremoto, etc. Este projeto propõe investigar, teorica e computacionalmente, três tipos de sistemas pertencentes a essa classe de materiais: metamateriais (MM) policatenados, materiais arquitetados (MA) e dispositivos funcionais (DF). Os MMs policatenados são estruturas formadas por aneis de diversos tamanhos e geometrias, conectados entre si, cujo comportamento coletivo distingue-se daquele do material que os compõem. Os MAs consistem em estruturas auxéticas e versões em nanoescala das chamadas estruturas recíprocas, que são estruturas auto-sustentadas, muito conhecidas na Engenharia Civil, com exemplos desenvolvidos por Leonardo da Vinci. Os DFs a serem estudados aqui se baseiam no chamado efeito elastocalórico (eC), que consiste na resposta térmica de um material a estímulos mecânicos. O Proponente foi o primeiro na literatura a simular um ciclo termodinâmico completo de um nanorefrigerador baseado no eC em nanoestruturas. Esses sistemas tem em comum o fato de poderem ser estudados com a mesma ferramenta computacional da qual o Proponente é especialista. Este projeto visa, de um lado, firmar a parceria recém formada com importante pesquisadora da área de Metamateriais, visitada pelo Proponente em 2024, no Caltech, Pasadena, CA, EUA, com recursos FAPESP. De outro, fornecer condições para o Proponente dar continuidade em outros dos seus projetos que são importantes para o desenvolvimento do conhecimento e inovações. (AU)