Estudo Computacional de Metamateriais, Materiais Arquitetados e Dispositivos Funcionais

• Processo: 24/14403-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Alexandre Fontes da Fonseca
• Beneficiário: Alexandre Fontes da Fonseca
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/06328-5 - Simulações Computacionais de Metamateriais policatenados, BP.IC; 25/06404-3 - Nanokirigamis Auxéticos, BP.IC
• Assunto(s): Materiais nanoestruturados Metamateriais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: dinâmica molecular clássica | Materiais arquitetados | Materiais nanoestruturados | metamateriais | nanoestruturas | Nanomateriais arquitetados | Metamateriais e materiais nanoestruturados

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)