26 de Abril de 2017
Física

Este material se dilata cuando lo aprietan por todos los lados

De momento solo existe en el ordenador, pero es posible que pronto se pueda fabricar con impresoras 3D un material que aparentemente contradice las leyes de la física.

Un observador externo vería que un metamaterial poroso (un material sintético con propiedades inusuales) con esta estructura se dilataría cuando se lo sometiese a presión por todos lados (como en la atmósfera), aunque en realidad no ocurriría lo mismo con su espacio interno [Jingyuan Qu, Muamer Kadic, and Martin Wegener, KIT].

Claro está, hay un inteligente truco en el notable material descrito en la revista especializada Applied Physics Letters. La ley de que un material no se puede dilatar cuando está sometido a una presión hidrostática externa que lo rodea por todas partes sigue siendo tan válida como siempre. Y sin embargo es cierto también lo que los investigadores escriben: si, ateniéndonos a sus indicaciones, construyésemos un dado de ese material y, digamos, lo sometiésemos a la alta presión de unas aguas profundas, el cubo crecería.

El equipo de Martin Wegener, del Instituto de Karlsruhe de Tecnología, ha descrito y simulado detalladamente cómo habría que proceder. En un futuro no muy lejano seguramente habrá impresoras 3-SD que podrán fabricarlo realmente. En esos momentos solo existe como simulación.

No consiste en una mezcla homogénea de sustancias, sino en una disposición de pequeños componentes iguales que forman una retícula regular de células cúbicas con ocho componentes básicos que tienen forma de cruz tridimensional hueca. Esas unidades están unidas con sus vecinas por varillas conectadas a las bocas de las cruces trimensionales huecas, cubiertas por una membrana. Si aumenta la presión exterior, la membrana a la que está unida asimétricamente la varilla se combará por la diferencia que se crea entonces con la presión interior de la cruz, lo que hará que esta gire y por la disposición general de las varillas y los componentes se dilate el conjunto isotrópicamente.

Por lo tanto, el material tiene una compresibilidad negativa, algo que parece una auténtica imposibilidad física. «El truco», dice uno de los autores, Jingyuan Qu, «consiste en que el volumen que se puede ver crece, mientras que el volumen encerrado por el material 3D, que no se percibe directamente, disminuye».

Según los cálculos de los investigadores, debe de haber una dilatación de un uno por ciento para un aumento de una atmósfera de la presión, y un aumento de esa magnitud es perceptible a simple vista. Wegener y sus colaboradores no dicen nada acerca de en qué dominios podría encontrar aplicación un material así.

  

Más información en Applied Physics Letters.

Fuente: spektrum.de/Jan Dönges.

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