Design de superfície biomimética para aplicação em atividades desportivas

Tese de Doutoramento Engenharia Têxtil.

Por analogia com a natureza, mais concretamente ao imitar o mundo natural, o ser humano, entre muitas outras coisas, aprendeu a caçar, a proteger-se, a abrigar-se, e, ainda, a deslocar-se em meios diferentes do terrestre. Esta aprendizagem de deslocamento em diferentes meios, como, por exemplo, nadar e planar, permitiu ao ser humano melhorar a sua performance no que diz respeito ao movimento, sendo que, mais tarde, estes fatores viriam a originar as práticas desportivas. O desporto é uma prática que está, desde há muito tempo, presente na civilização humana, sendo, por conseguinte, uma prática que permitiu e garantiu, desde sempre, o lazer e entretenimento do homem. É possível afirmar-se que muitos desportos e equipamentos desportivos tiveram na sua conceção uma influência, direta ou indireta, da imitação da natureza por parte do homem, tanto no que concerne a ações de deslocamento, como no que diz respeito a funcionalidades e propriedades de seres ou sistemas da natureza. A biomimética auxilia o desenvolvimento de novos produtos e/ou tecnologias ao imitar e transpor num projeto características e funcionalidades presentes na natureza, com o intuito de solucionar um problema humano. É uma ciência relativamente nova, que almeja, através da interdisciplinaridade, a pesquisa e aplicabilidade das referidas características conjuntamente com a biologia e as engenharias que envolvam projetos de produtos. A funcionalidade inspirada na biologia e na sua evolução é transposta em projeto e devidamente desenvolvida por intermédio de aspetos no âmbito da física ou química, ou seja, através da cópia da natureza, a biomimética imita a sua mecânica e, até mesmo, as suas modificações químicas de forma a solucionar um problema. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre a aplicação da biomimética em produtos e pesquisas relacionados com os desportos e as suas necessidades específicas. Constatou-se que, entre os vários desportos oficiais catalogados, existe uma necessidade de melhoria no que diz respeito ao material que reveste a palma da luva do guarda-redes de futebol de 11. Este trabalho de tese contempla o desenvolvimento de uma superfície têxtil biomimética para o auxílio da prática do desporto, por intermédio de uma metodologia genérica desenvolvida com base noutros métodos presentes nas áreas interdisciplinares em conjunto com a biologia, o design e a engenharia têxtil, de maneira a ser aplicada a todo tipo de desenvolvimento biomimético têxtil desportivo. Neste trabalho foi estudado o sistema plantar dos caprinos, mais concretamente da raça endémica portuguesa, “Serra da Estrela”, com base no qual foram mimetizadas as funcionalidades correspondentes à dissipação da energia do impacto e ao controlo da aderência, correspondentes às situações do espalmar, segurar e arremessar da bola por parte do guarda-redes de futebol em situação de jogo. Para a caracterização final deste trabalho obteve-se a comprovação relativamente à aplicação do mimetismo proposto pelo método, e os resultados comprobatórios sobre a superfície biomimética. A superfície final é resultado de uma estrutura spacer com um revestimento de borracha de silicone com recortes. No que respeita a estas características funcionais, foi comprovado que possuem características similares ao mimetismo do sistema plantar dos caprinos. O resultado das comparações em testes e análises realizadas, demonstra cientificamente serem as características biomimetizadas para esta superfície satisfatórios à finalidade da substituição do material da palma da luva do guarda-redes.

By analogy with nature, more specifically to mimic the natural world, the human being, among other things, learned to hunt, to protect themselves, to take cover, and also to move in different overland ways. This learning of displacement in different ways, for example, swimming and glide allowed to human to improve its performance in respect to movement, and that, these factors would give the sporting practices. The Sport is a practice that has for a long time present in human civilization, and therefore a practice that allowed and guaranteed ever, the leisure and man entertainment. It can be said that many sports and sports equipment they had in their design an influence, direct or indirect, of the imitation of nature by man, both as concerns the displacement actions, such as respect to features and properties beings or nature systems. The biomimetic assists the development of new products and /or technologies to imitate and transpose a project features and functionality present in nature, in order to solve a human problem. It is a relatively new science, which aims, through interdisciplinary, research and applicability of those characteristics together with the biology and the engineering that involving product designs. The functionality has been inspired in biology and its evolution it is transposed in design and properly developed by means of aspects within the physical or chemical, that is, through copying of the nature, the biomimetic mimics its mechanical and even their modifications chemical in order to solve a problem. In this work was accomplished a study on the application of biomimetic in products and research related to sports and their specific needs. It was found that, among several sports official cataloged, there is a need for improvement with respect to the material that coats the back of the goalkeeper’s 11 glove. This thesis contemplates the development of a biomimetic textile surface to the aid of sports practice, through a generic methodology developed based on other methods present in interdisciplinary fields together with biology, the textile design and engineering, so to be applied to all kinds of sports biomimetic textile development. In this work was studied the plant goats system, specifically the Portuguese endemic race, "Serra da Estrela", based on which they were mimicked the corresponding features to the dissipation of impact energy and control of adherence, corresponding to situations of palm away, hold and throw the ball by the goalkeeper in a game situation. For the final characterization of this work obtained the evidence on the application of the mimicry proposed by the method, and the supporting results on the biomimetic surface. The final surface is the result of a structure with a spacer with a silicone rubber coating with cutouts. With regard to these functional characteristics, it was shown to have similar characteristics to the mimicry plant goats system. The result of the comparisons made in testing and performed analyses, demonstrates scientifically to be the biomimetic features to this satisfactory surface to the purpose of replacement of the palm material goalkeeper’s glove.

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) SFRH/BD/75052/2010.