Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

1 de Octubre de 2017
Metamateriales

Materiales reconfigurables inspirados en la papiroflexia

Un algoritmo facilita el diseño de materiales capaces de modificar su estructura y, con ello, sus propiedades. El logro promete nuevos avances en robótica.

Un trabajo reciente ha desarrollado un formalismo que permite el diseño de materiales reconfigurables a cualquier escala, desde sistemas del orden del metro hasta nanométricos. Esta fotografía muestra dos de las estructuras geométricas que pueden obtenerse con la nueva técnica. [CORTESÍA DE JOHANNES T. B. OVERVELDE]

Las propiedades de la mayoría de los materiales dependen de su composición. Sin embargo, estas pueden también cambiar de manera drástica cuando se altera su estructura cristalina. El fenómeno suele observarse en polímeros y en materiales inteligentes, cuyas cualidades varían en respuesta a estímulos externos, como cambios en la temperatura o el pH. Los llamados metamateriales se caracterizan por imitar dicho comportamiento gracias a estructuras creadas artificialmente. Numerosas técnicas automatizadas se beneficiarían del uso de metamateriales reconfigurables. En un artículo publicado este año en Nature, Johannes Overvelde, ahora en el Instituto de Física Atómica y Molecular (AMOLF) de Ámsterdam, y otros investigadores han presentado un algoritmo que permite diseñar ciertos materiales de este tipo e investigar sus propiedades de deformación.

Los avances en las técnicas de fabricación han facilitado la creación de materiales artificiales cuya producción por métodos tradicionales resultaría imposible o muy laboriosa. Dichas técnicas permiten construir componentes mecánicos complejos, imprimir objetos tridimensionales escaneados y preparar estructuras que pueden incluso «programar» la rigidez de un material.

Tales adelantos cuentan con diversas aplicaciones, pero han mostrado una utilidad especial en robótica. A fin de construir robots adaptables y que interactúen fácilmente con el entorno, se necesitan diseños que permitan modificar la forma y el ensamblaje de las máquinas. Estos robots reconfigurables se basan en componentes físicos que cambian de forma en función de la tarea o del entorno. Con todo, el mayor desafío lo plantea la determinación de los parámetros geométricos y mecánicos necesarios para los distintos ambientes y trabajos.

Uno de los principios que permiten abordar tal cuestión es el diseño inspirado en la papiroflexia, u origami, consistente en crear materiales doblando superficies por líneas de pliegue predefinidas. En la práctica, sin embargo, no todas las arquitecturas basadas en esta técnica pueden reconfigurarse y, además, no resulta obvio discernir cuáles se prestan a ello. El algoritmo de Overvelde y sus colaboradores permite analizar varias de estas geometrías reconfigurables. Su trabajo se centra en figuras de papiroflexia prismáticas y en sus respectivas disposiciones tridimensionales, las cuales revisten importancia no solo para el diseño de módulos para robots plegables, sino también para estructuras para edificios (con un tamaño del orden de metros), así como para entender mejor numerosas reacciones químicas y diversos materiales.

Artículos relacionados

Puedes obtener el artículo en...

¿Tienes acceso?

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.