Metamateriales mecánicos, que exhiben propiedades inusuales, como morphing de forma y programabilidad, se han encontrado que muestran características sorprendentes adicionales. Cuando los materiales son un paso más grandes, parecen aplicarse nuevas reglas. Esto fue descubierto por investigadores de AMOLF, Universidad de Leiden y Universidad de Amsterdam. Sus hallazgos se publicarán en Física de la naturaleza el 25 de septiembre.

"En materiales estándar como una goma elástica, entendemos lo que sucede cuando agrega más material, "dice el primer autor Corentin Coulais." Si haces que la goma elástica sea dos veces más larga, entonces es dos veces más fácil de estirar. Esa es la mecánica básica. Pero los metamateriales mecánicos son diferentes. Puede suceder exactamente lo contrario. Por ejemplo, descubrimos que un metamaterial largo puede ser más rígido que uno corto ".

Hasta ahora, la investigación sobre metamateriales se centró en sistemas relativamente pequeños en los que aspectos como la programabilidad se investigan fácilmente. "Sin embargo, sospechamos que se producirían diferentes efectos en sistemas más grandes, ", dice Coulais." Ahora lo hemos estudiado extensamente ".

Como postdoctorado en el grupo de Metamateriales Mecánicos de Martin van Hecke, Coulais examinó una tira relativamente simple de metamaterial junto con el estudiante de maestría de la Universidad de Leiden, Chris Kettenis. Este metamaterial unidimensional, construido a partir de elementos rígidos que pueden girar ligeramente entre sí, inesperadamente se volvió más rígido cuando su longitud se duplicó. El sorprendente efecto de escala también se produjo en el caso de los metamateriales bidimensionales y tridimensionales más complejos.

El equipo también descubrió que también había una escala de longitud característica que marcaba la transición de pequeña a grande. Coulais dice:"Vemos que por encima de esta escala, la funcionalidad especial de los metamateriales se desgasta, por así decirlo. Los efectos especiales de la estructura geométrica se esparcen ".

Coulais enfatiza que solo el diseño del metamaterial es responsable de la escala de longitud característica. Llevar, por ejemplo, la influencia de la flexibilidad de los puntos de pivote entre cuadrados. Las propiedades intrínsecas del caucho del que está hecho el metamaterial no son relevantes. "Este es realmente un nuevo fenómeno de la física que ahora también hemos podido reproducir en simulaciones por computadora".

Está claro que los diseñadores de metamateriales deben tener en cuenta la escala de longitud característica. Sin embargo, esto no limita las posibilidades, dice Coulais. "De lo contrario, la nueva física que ahora describimos en Física de la naturaleza de hecho, introduce una gama completamente nueva de posibilidades ".

También salió a la luz otra consecuencia de los efectos de escala. Cuando el material es más grande, un pequeño desplazamiento en la posición del punto de presión dará lugar a una respuesta completamente diferente del material. Esto abre posibilidades para diseñar materiales que incorporen diferentes tipos de comportamiento. Un ejemplo es un material que puede ser flexible y rígido dependiendo de cómo se constriña. Coulais ahora trabaja en el Instituto de Física de la Universidad de Amsterdam (UvA), donde continúa su trabajo pionero con su propio grupo de investigación. "Aún queda mucho por descubrir sobre estos materiales inusuales".