O estudo pode até soar meio inusitado: a investigação da aparição de padrões periódicos sistemáticos pelo acúmulo de discos bidimensionais num contêiner qualquer. Mas os pesquisadores indicam que o trabalho pode ajudar a compreender as propriedades de como micropartículas se acumulam e ocupam o espaço, de forma a contribuir para a resistência de um material.
Os resultados foram obtidos por um trio de pesquisadores, dois da Alemanha e um do Brasil, e publicados em 5 de abril no periódico “Physical Review Letters”.
“Nós reportamos evidências de um surpreendente aparecimento sistemático de padrões periódicos em pilhas muito altas de discos depositadas aleatoriamente entre paredes rígidas”, escrevem o sérvio Nikola Topic e o alemão Thorsten Pöschel, do Instituto para Simulação em Multiescala da Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, e o brasileiro Jason Gallas, do Instituto de Altos Estudos da Paraíba.
A confirmação dessa estrutura periódica foi obtida por experimentos em duas dimensões. Em uma série de simulações de computador, os pesquisadores despejaram até 10 milhões de discos do mesmo tamanho de várias posições num contêiner retangular aberto. Os pesquisadores se surpreenderam ao descobrir que a estrutura periódica se formou em todas as simulações.
O que também é curioso, os experimentos mostraram que os padrões periódicos não se formam imediatamente. De início, há uma fase desordenada que é caracterizada principalmente pelos maiores espaços e por aglomerados de discos que têm aproximadamente quatro contatos cada um. Embora a altura do empilhamento em que os discos formam uma estrutura periódica sofra uma variação grande entre contêineres de mesma largura, a média de altura aumenta quando a distância entre as paredes do contêiner cresce. Em resumo: quanto mais largo o canal, mais camadas precisam ser depositadas até que os discos formem padrões periódicos.
O achado pode ajudar a melhorar a compreensão das propriedades de empilhamento de micropartículas monodispersas e polidispersas. E empilhar partículas tão densamente quanto possível é importante em várias aplicações práticas, como por exemplo na minimização da porosidade de materiais durante processos de impressão 3D ou outros métodos de manufatura aditiva. Isso, por sua vez, aumenta a resistência dos materiais.
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