¿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 agarrarse a sus presas. Ahora, los científicos de la Universidad Queen Mary de Londres y la Universidad de Cambridge han creado materiales que pueden almacenar energía de esta manera, ser exprimido repetidamente sin dañar, e incluso cambiar de forma si es necesario.

Este tipo de materiales se denominan auxéticos y se comportan de manera bastante diferente a los materiales normales. En lugar de abultarse cuando se aprieta, se derrumban en todas direcciones, almacenando la energía en el interior.

Los diseños actuales de materiales auxéticos tienen esquinas afiladas que les permiten plegarse sobre sí mismos, logrando mayor densidad. Esta es una propiedad que ha sido reconocida recientemente en diseños de armaduras ligeras, donde el material puede colapsar frente a una bala al impactar. Esto es importante porque la masa frente a una bala es el factor más importante en la efectividad de la armadura.

Las esquinas afiladas también concentran las fuerzas y hacen que el material se fracture si se aprieta varias veces. lo cual no es un problema para la armadura ya que solo está diseñado para usarse una vez.

En este estudio, publicado en Fronteras en los materiales , El equipo de científicos rediseñó los materiales con curvas suaves que distribuyen las fuerzas y hacen posibles deformaciones repetidas para otras aplicaciones donde se requieren propiedades de material de almacenamiento de energía y cambio de forma.

El trabajo sienta las bases para diseños de soportes tridimensionales ligeros, que también se pliegan de formas específicas y almacenan energía que podría liberarse bajo demanda.

Investigador principal Dr. Stoyan Smoukov, de la Universidad Queen Mary de Londres, dijo:"El futuro emocionante de los diseños de nuevos materiales es que pueden comenzar a reemplazar dispositivos y robots. Toda la funcionalidad inteligente está integrada en el material, por ejemplo, la capacidad repetida de aferrarse a los objetos de la misma forma en que las águilas se aferran a sus presas, y mantenga un agarre similar al de un tornillo de banco sin gastar más fuerza o esfuerzo ".

El equipo espera que sus diseños inspirados en la naturaleza puedan usarse en herramientas de agarre energéticamente eficientes requeridas en la industria. materiales reconfigurables de forma a pedido, e incluso celosías con un comportamiento de expansión térmica único.

Eesha Khare, un estudiante universitario visitante de la Universidad de Harvard que jugó un papel decisivo en la definición del proyecto, añadió:"Un problema importante para los materiales expuestos a condiciones adversas, como alta temperatura, es su expansión. Ahora se podría diseñar un material para que sus propiedades de expansión varíen continuamente para adaptarse a un gradiente de temperatura cada vez más cercano a una fuente de calor. De esta manera, será capaz de adaptarse naturalmente a cambios severos y repetidos ".

Los diseños de materiales auxéticos flexibles, que no eran posibles antes, se adaptaron específicamente para ser fácilmente impresos en 3D, una característica que los autores consideran esencial.

El Dr. Smoukov agregó:"Al hacer crecer las cosas capa por capa de abajo hacia arriba, las posibles estructuras materiales están en su mayoría limitadas por la imaginación, y podemos aprovechar fácilmente las inspiraciones que obtenemos de la naturaleza ".