Al hacer ranuras especialmente diseñadas en plexiglás, Los investigadores daneses lo han hecho más fuerte, más ligero y más flexible. El nuevo conocimiento podría usarse para hacer microchips, por ejemplo, mucho más duradero.

Al cortar un patrón geométrico en un material, Investigadores de la Universidad de Aarhus y el Grupo de Investigación Turner de la Universidad de Pensilvania en los EE. UU. han cambiado las propiedades mecánicas del material y han mejorado su tolerancia a la fractura.

En su experimento, los investigadores utilizaron plexiglás como material modelo y agregaron una serie de cortes especialmente diseñados, al hacerlo, quitando parte del material. El plexiglás suele ser quebradizo y parecido al vidrio, por lo que es vulnerable a las fracturas. Con la nueva técnica, el producto se vuelve más ligero que el original, más fuerte y robusto.

La técnica produce lo que se llama un metamaterial mecánico, lo que significa que las propiedades del material cambian, únicamente cambiando su estructura geométrica. Por lo tanto, el material deriva principalmente sus características de la estructura geométrica más que de su composición química.

El descubrimiento ha sido descrito en el renombrado Revista de Mecánica y Física de Sólidos .

"En el proyecto, Probamos una forma geométrica de viga en voladizo doble, que puede representar una amplia gama de productos, incluyendo microchips. Al fabricar microchips, el componente tiene tendencia a agrietarse porque está hecho de un material quebradizo. Al introducir estos cortes especialmente diseñados, el componente se vuelve más flexible y menos frágil. El efecto se origina en la nueva geometría, que puede distribuir las cargas de tensión sobre un área más grande reduciendo la singularidad de la tensión responsable de la formación y el crecimiento de grietas, "dice Simon Heide-Jørgensen, un postdoctorado e investigador del proyecto.

El equipo de investigación realizó varios cortes con láser en el material, cambiando así su geometría cerca de las singularidades de tensión esperadas. Esto significa que es posible hacer que el material se fracture por diseño (o bajo demanda), es decir, siga los cortes. Esto aumenta significativamente la resistencia del componente a grietas y fracturas.

"En lugar de concentrarse en una singularidad, las tensiones ahora se extienden a lo largo de los cortes que hemos hecho en el material. El material puede soportar una carga mayor antes de romperse. Cuando surge una fractura, crecerá a lo largo de los cortes, y esto lo ralentizará y, por lo tanto, inhibirá el crecimiento de grietas. El material obtiene una mayor tolerancia al crecimiento de grietas y se vuelve mucho menos frágil, "dice Simon Heide-Jørgensen.

Además de hacer que el material sea más resistente a las grietas, los cortes lo hacen más flexible y ligero, y, en principio, reducir el consumo de material.