¿Qué tienen en común una pulga y un águila? Pueden almacenar energía en sus pies sin tener que contraer continuamente sus músculos para luego saltar alto o aferrarse a la presa. Ahora los científicos de la Universidad Queen Mary de Londres y la Universidad de Cambridge tienenmateriales creados que pueden almacenar energía de esta manera, exprimirse repetidamente sin dañarlos e incluso cambiar de forma si es necesario.
Este tipo de materiales se denominan auxiliares y se comportan de manera muy diferente a los materiales normales. En lugar de abultarse cuando se aprietan, colapsan en todas las direcciones, almacenando la energía en el interior.
Los diseños de materiales auxéticos actuales tienen esquinas afiladas que les permiten plegarse sobre sí mismos, logrando una mayor densidad. Esta es una propiedad que ha sido reconocida recientemente en diseños de armaduras livianas, donde el material puede colapsar frente a una bala al impactar. Esto esimportante porque la masa frente a una bala es el factor más importante en la efectividad de la armadura.
Las esquinas afiladas también concentran fuerzas y hacen que el material se fracture si se aprieta varias veces, lo que no es un problema para la armadura, ya que solo está diseñado para usarse una vez.
En este estudio, publicado en Fronteras en materiales , el equipo de científicos rediseñó los materiales con curvas suaves que distribuyen las fuerzas y hacen posibles las deformaciones repetidas para otras aplicaciones donde se requieren propiedades de almacenamiento de energía y cambio de forma.
El trabajo sienta las bases para diseños de soportes 3D livianos, que también se pliegan de formas específicas y almacenan energía que podría liberarse a pedido.
El investigador principal, el Dr. Stoyan Smoukov, de la Universidad Queen Mary de Londres, dijo: "El futuro emocionante de los nuevos diseños de materiales es que pueden comenzar a reemplazar dispositivos y robots. Toda la funcionalidad inteligente está incrustada en el material, por ejemplo, la capacidad repetidapara engancharse a los objetos del mismo modo que las águilas se enganchan a la presa, y mantener un agarre como un vicio sin gastar más fuerza o esfuerzo.
El equipo espera que sus diseños inspirados en la naturaleza puedan usarse en herramientas de agarre de bajo consumo de energía requeridas en la industria, materiales reconfigurables de forma a pedido e incluso enrejados con un comportamiento de expansión térmica único.
Eesha Khare, una estudiante visitante de pregrado de la Universidad de Harvard que fue instrumental en la definición del proyecto, agregó: "Un problema importante para los materiales expuestos a condiciones adversas, como la alta temperatura, es su expansión. Ahora se podría diseñar un material para quelas propiedades de expansión varían continuamente para igualar un gradiente de temperatura más lejos y más cerca de una fuente de calor. De esta manera, podrá ajustarse de forma natural a los cambios repetidos y severos ".
Los diseños de materiales auxiliares flexibles, que antes no eran posibles, se adaptaron específicamente para que se imprimieran fácilmente en 3D, una característica que los autores consideran esencial.
El Dr. Smoukov agregó: "Al cultivar las cosas capa por capa de abajo hacia arriba, las posibles estructuras materiales están limitadas principalmente por la imaginación, y podemos aprovechar fácilmente las inspiraciones que obtenemos de la naturaleza".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Queen Mary de Londres . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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