Daan Haver, primer autor de la publicación, explica:"En el campo de los metamateriales, construimos la geometría de un material de tal manera que el material tenga la respuesta deseada. Por ejemplo, normalmente esperamos que una banda elástica se vuelva más delgada cuando lo estiramos.

"En trabajos anteriores, los investigadores han mostrado formas de fabricar materiales que se vuelven más delgados no cuando se estiran sino cuando se comprimen, basándose únicamente en la geometría del material. Este ejemplo muestra que es posible ajustar las propiedades de su material. Nos preguntábamos si Podríamos utilizar esta idea para ajustar también los materiales granulares."

En el laboratorio, los investigadores crearon granos que se contraen radialmente cuando hay una presión externa. Esto significa que cuando se comprime un paquete de estos granos, la cantidad de espacio libre entre los granos permanece aproximadamente igual y, como resultado, el comportamiento de flujo de los granos sigue siendo similar al de un líquido.

Haver afirma:"Las fuerzas dentro del medio siguen siendo bajas. Por lo tanto, el embalaje no sólo es muy comprimible sino que también puede fluir mejor. Colocamos los granos en un embudo. Normalmente, los granos formarán un arco de obstrucción. Sin embargo, cuando los granos se encogen con respecto al tamaño de la abertura, los granos eventualmente fluirán.

"Siempre se pensó que los materiales granulares serían difíciles de comprimir y que los cambios en los granos deteriorarían las propiedades de fluidez. Con nuestros nuevos granos, abrimos una dirección en la que podemos crear empaquetaduras totalmente diferentes que son fáciles de comprimir y que aún fluyen fácilmente. ."

Amortiguación de impactos

Los nuevos resultados podrían tener un gran potencial para amortiguar el shock. Los investigadores demostraron que un disco de metal, cuando se deja caer en un paquete de nuevos granos, se ralentiza durante un largo período de tiempo y apenas rebota. De este modo, la energía del movimiento del disco se transfiere de forma más consistente y homogénea a la empaquetadura.

Haver dice:"Imagínese, en lugar de un disco de metal, alguien cayendo en una carrera de patinaje de velocidad. El impacto sobre el patinador al golpear la pared sería pequeño si los nuevos granos se usaran dentro del cojín. Como gran ventaja, la persona no será rebotado en la pista, lo que hará que la situación sea más segura para todos los involucrados."

Más información: Daan Haver et al, Elasticidad y reología de metamateriales granulares auxéticos, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2024). DOI:10.1073/pnas.2317915121

Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias

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