Inspirado em uma esponja do fundo do mar, concreto impresso em 3D fica até 187 vezes mais resistente a trincas e suporta 22 vezes mais deformação antes de quebrar
A estrutura criada pela natureza serviu de modelo para reforçar um material usado no mundo todo
Uma esponja que vive no fundo do oceano inspirou uma nova maneira de impedir que rachaduras se espalhem pelo concreto. Pesquisadores da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, criaram um concreto impresso em 3D que apresentou até 187 vezes mais resistência ao avanço de trincas e 22,6 vezes mais capacidade de deformação em laboratório. O resultado foi obtido com camadas de cimento intercaladas com um material flexível.
O que uma esponja marinha tem a ver com a resistência do concreto?
A esponja Euplectella aspergillum, conhecida como cesto-de-flores-de-vênus, possui um esqueleto formado por sílica, o mesmo material usado para fabricar vidro. Segundo a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos Estados Unidos, essas esponjas vivem em águas profundas e possuem estruturas que lembram vidro.
O detalhe que chamou a atenção dos engenheiros foi a combinação de camadas duras e macias no esqueleto do animal. Essa organização ajuda a desviar rachaduras e impede que uma pequena falha atravesse toda a estrutura de uma vez.
Os pesquisadores decidiram copiar esse princípio, substituindo as partes naturais por argamassa, usada na construção civil, e camadas de polímero, um tipo de material plástico que pode ser flexível.
Como os pesquisadores fabricaram o concreto impresso em 3D?
O novo material foi fabricado com uma impressora 3D capaz de depositar dois materiais diferentes. Conforme explicou a Universidade de Princeton, o equipamento alterna camadas de argamassa rígida com faixas finas de polímero flexível.
Primeiro, os engenheiros testaram o silicone. Depois, usaram simulações por computador para descobrir quais combinações poderiam melhorar a resistência sem deixar a peça fraca demais. A versão otimizada utilizou poliuretano com camadas de apenas 0,7 mm.
A impressora controla onde cada material é colocado, permitindo criar uma peça com regiões rígidas e flexíveis distribuídas de maneira planejada. Essa organização muda a forma como as rachaduras avançam quando o concreto recebe uma força.
Por que o novo concreto ficou até 187 vezes mais resistente a trincas?
O ganho de 187 vezes foi registrado na capacidade de resistir ao avanço de rachaduras, uma propriedade chamada tenacidade à fratura. Isso significa que a peça consegue absorver muito mais energia enquanto uma trinca se espalha, antes de sofrer uma falha completa.
O estudo publicado na revista Advanced Materials, em 2026, comparou o novo composto com amostras feitas apenas de argamassa. O resultado dependeu do tipo de peça usado na comparação.
Os testes mostraram diferenças importantes:
- 187 vezes mais resistência ao avanço de trincas: comparação com argamassa convencional produzida em molde.
- 82 vezes mais resistência ao avanço de trincas: comparação com argamassa impressa em 3D, mas sem as camadas de polímero.
- Resistência à flexão preservada: a versão com poliuretano apresentou desempenho estatisticamente comparável ao das amostras convencionais.
Esses resultados não significam que o concreto aguente 187 vezes mais peso. A pesquisa mediu principalmente o comportamento das rachaduras e a capacidade de absorver energia durante os ensaios.
O que significa o concreto suportar 22 vezes mais deformação?
Significa que o material conseguiu mudar mais de forma antes de atingir sua força máxima nos testes. Enquanto a argamassa convencional tende a quebrar de maneira repentina, o composto com polímero consegue se deformar mais e distribuir melhor os danos.
Os engenheiros chamam essa capacidade de ductilidade. Na prática, um material mais dúctil consegue apresentar maior deformação sem perder imediatamente sua capacidade de suportar uma carga.
O ganho de 22,6 vezes foi medido na deformação alcançada no ponto de força máxima. Portanto, esse número não indica que uma parede construída com o novo material poderia se dobrar 22 vezes mais sem quebrar.
Como as camadas flexíveis impedem que o concreto se quebre rapidamente?
As camadas de poliuretano ajudam a interromper e mudar o caminho das rachaduras. Quando uma trinca atravessa uma região de argamassa, ela encontra uma faixa flexível que pode reduzir seu avanço.
Os pesquisadores identificaram três processos que ajudam o material a continuar resistindo mesmo depois do aparecimento das primeiras falhas:
Esse concreto já pode ser usado na construção de casas e edifícios?
O concreto inspirado na esponja marinha ainda está em fase de pesquisa. Os resultados foram obtidos em laboratório, e a equipe precisa avaliar como o composto se comporta em estruturas maiores, expostas às condições reais de uma construção.
Entre as aplicações consideradas pelos pesquisadores estão paredes estruturais, fachadas e elementos de proteção. O material também poderá ser estudado em estruturas sujeitas a impactos, vibrações, ventos fortes e ondas.
Uma possibilidade é adaptar impressoras de concreto já utilizadas na construção civil, acrescentando um equipamento para aplicar o polímero. Isso permitiria fabricar peças com diferentes materiais durante a mesma impressão, sem precisar produzir cada camada separadamente.
O próximo desafio da equipe de Princeton será aumentar a escala das peças e testar sua durabilidade. Os resultados já mostram que controlar o caminho das rachaduras pode melhorar o desempenho de materiais à base de cimento, mas a aplicação em edifícios ainda depende de novas verificações.
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