Manipulando Ondas Mecânicas Utilizando Estruturas Periódicas Programáveis

Resumo

Metamateriais mecânicos têm sido amplamente estudados devido as suas propriedades dinâmicas extraordinárias que propiciam atenuação de ruído e vibração, assim como manipulação de ondas. O termo metamaterial é, atualmente, utilizado para designar materiais periódicos artificiais projetados para apresentar características dinâmicas não encontradas na natureza. A presença de bandas proibidas (band gap), uma faixa de frequências na qual vibrações não propagam através da estrutura, é uma característica fundamental de metamateriais. Bandas proibidas propiciam a criação de barreiras acústicas e de vibrações em baixas frequências, barreiras sísmicas, diodos acústicos, guias de onda bidimensionais e isoladores topológicos. Usualmente, as estruturas periódicas possuem comportamento dinâmico não ajustável após o projeto de sua célula unitária. Logo, sua faixa de frequência de trabalho ou mesmo suas funções seriam somente modificadas a partir de um novo projeto e com a fabricação de uma nova estrutura. As funcionalidades e aplicações de estruturas periódicas seriam significativamente expandidas caso fosse possível ajustar ou reconfigurar ativamente as propriedades de suas células unitárias, o que resultaria em bandas proibidas adaptáveis e, logo, cristais fonônicos e metamateriais programáveis. Estruturas periódicas programáveis podem apresentar potencialidades extraordinárias e versatilidade que não poderiam ser obtidas com estruturas passivas. Portanto, o presente projeto de pesquisa visa investigar metamateriais e cristais fonônicos inteligentes e programáveis para atenuar ruído e vibração e também manipular ondas mecânicas de forma mais eficiente e versátil. A propagação de ondas em estruturas periódicas é uma área de pesquisas rica e dinâmica, com vários tópicos abertos e cujas soluções possuem potencial para resolver problemas tradicionais de engenharia, de criar novas tecnologias e impactar nossa vida cotidiana.