Imagine materiales inteligentes que pueden pasar de ser rígidos como la madera a ser tan suaves como una esponja y también cambiar de forma.

Los ingenieros de la Universidad de Rutgers-New Brunswick han creado materiales livianos con impresión 4-D que podrían conducir a una mejor absorción de impactos, alas de avión o drone morphing, robótica blanda y diminutos dispositivos biomédicos implantables. Su investigación se publica en la revista Materiales Horizontes .

Impresión 3d, también conocida como fabricación aditiva, convierte planos digitales en objetos físicos construyéndolos capa por capa. La impresión 4-D se basa en esta tecnología, con una gran diferencia:utiliza materiales especiales y diseños sofisticados para imprimir objetos que cambian de forma con las condiciones ambientales, como la temperatura que actúa como un disparador, dijo el autor principal Howon Lee, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial. El tiempo es la cuarta dimensión que les permite transformarse en una nueva forma.

"Creemos que esta interacción sin precedentes de la ciencia de los materiales, La mecánica y la impresión 3D crearán un nuevo camino hacia una amplia gama de aplicaciones interesantes que mejorarán la tecnología. salud, seguridad y calidad de vida, "Dijo Lee.

Los ingenieros crearon una nueva clase de "metamateriales:materiales diseñados para tener propiedades inusuales y contradictorias que no se encuentran en la naturaleza. La palabra metamateriales se deriva de la palabra griega" meta, "que significa" más alto "o" más allá ".

Previamente, la forma y las propiedades de los metamateriales eran irreversibles una vez fabricados. Pero los ingenieros de Rutgers pueden ajustar sus materiales similares al plástico con calor, por lo que permanecen rígidos cuando se golpean o se vuelven blandos como una esponja para absorber los golpes.

La rigidez se puede ajustar más de 100 veces en temperaturas entre la temperatura ambiente (73 grados) y 194 grados Fahrenheit, permitiendo un gran control de la absorción de impactos. Los materiales se pueden remodelar para una amplia variedad de propósitos. Se pueden transformar temporalmente en cualquier forma deformada y luego volver a su forma original a pedido cuando se calientan.

Los materiales podrían usarse en alas de aviones o drones que cambian de forma para mejorar el rendimiento, y en estructuras livianas que se colapsan para lanzamientos espaciales y se reforman en el espacio para una estructura más grande, como un panel solar.

Robots blandos hechos de blando, Los materiales flexibles y gomosos inspirados en el pulpo pueden tener una flexibilidad o rigidez variable que se adapte al entorno y la tarea en cuestión. Pequeños dispositivos insertados o implantados en personas para diagnóstico o tratamiento podrían suavizarse y flexibilizarse temporalmente para una inserción mínimamente invasiva y menos dolorosa en el cuerpo. Dijo Lee.