Levitação magnética: novo material oferece potencial para desbloquear tecnologia sem gravidade
Pesquisadores da Unidade de Máquinas Quânticas do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) estão estudando materiais em levitação – substâncias que podem permanecer suspensas em uma posição estável sem qualquer contato físico ou suporte mecânico.
O tipo mais comum de levitação ocorre através de campos magnéticos. Objetos como supercondutores ou materiais diamagnéticos (materiais repelidos por um campo magnético ) podem flutuar acima de ímãs para desenvolver sensores avançados para vários usos científicos e cotidianos.
O professor Jason Twamley, chefe da unidade, e sua equipe de pesquisadores OIST e colaboradores internacionais projetaram uma plataforma flutuante no vácuo usando grafite e ímãs.
Plataforma Flutuante
Notavelmente, esta plataforma levitante opera sem depender de fontes de energia externas e pode auxiliar no desenvolvimento de sensores ultrassensíveis para medições altamente precisas e eficientes. Seus resultados foram publicados na revista Applied Physics Letters.
Quando um campo magnético externo é aplicado a materiais “diamagnéticos”, estes materiais geram um campo magnético na direção oposta, resultando numa força repulsiva – eles afastam-se do campo. Portanto, objetos feitos de materiais diamagnéticos podem flutuar acima de campos magnéticos fortes.
Por exemplo, em trens maglev, poderosos ímãs supercondutores criam um forte campo magnético com materiais diamagnéticos para alcançar a levitação, aparentemente desafiando a gravidade.
O grafite, a forma cristalina do carbono encontrada nos lápis, é fortemente repelida por ímãs (altamente diamagnética). Ao revestir quimicamente um pó de esferas microscópicas de grafite com sílica e misturar o pó revestido em cera, os pesquisadores formaram uma placa quadrada fina do tamanho de um centímetro que paira acima dos ímãs dispostos em um padrão de grade.
A criação de uma plataforma flutuante que não requer alimentação externa apresenta vários desafios. O maior fator limitante é o “amortecimento de redemoinhos”, que ocorre quando um sistema oscilante perde energia ao longo do tempo devido a forças externas. Quando um condutor elétrico, como o grafite, passa por um poderoso campo magnético, ele sofre perda de energia devido ao fluxo de correntes elétricas. Esta perda de energia desencorajou o uso da levitação magnética para desenvolver sensores avançados.
Os cientistas do OIST decidiram projetar uma plataforma que pudesse flutuar e oscilar sem perder energia – o que significa que, uma vez colocada em movimento, continuará a oscilar por um longo período, mesmo sem entrada adicional de energia. Este tipo de plataforma “sem atrito” poderia ter muitas aplicações, incluindo novos tipos de sensores para medir força, aceleração e gravidade.
Fonte: