Metamaterial cambia sus propiedades mecánicas manteniendo rasgos morfológicos

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Un metamaterial es una microestructura formada por elementos más pequeños, como por ejemplo barras o placas, que a mayor escala funciona como un material estándar, pero con unas propiedades controladas por el diseñador.

Estos materiales a pequeña escala están formados por bloques idénticos que se repiten, lo que se denomina celda unidad.

Un material es auxético cuando al comprimirlo en una dirección se contrae en las otras, en vez de expandirse que es lo que suelen hacer los materiales por el llamado efecto Poisson.

De igual modo, al estirarlo se expandirá en las otras direcciones, en vez de contraerse.

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España han inventado un metamaterial que cambia sus propiedades mecánicas sin variar morfológicamente a nivel de celda.

Concretamente, se trata de un nuevo tipo de metamaterial capaz de cambiar sus propiedades auxéticas con una pequeña variación geométrica interna, sin necesidad de tener cambio morfológico a nivel de celda.

Los investigadores lo han registrado como patente nacional en la Oficina Española de Patentes y Marcas con número ES2907514 A1.

Se titula “Celda unidad de metamaterial y material formado a partir de dicha celda unidad”.

El metamaterial patentado por el grupo de investigación GAMOSINOS (Grupo avanzado de Modelado y Simulación NO-lineal de Sólidos) de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) de la UPM puede presentar tanto propiedades auxéticas como no auxéticas según las diferentes configuraciones.

“La principal facultad de nuestra invención es que puede cambiar sus propiedades mecánicas sin variar la forma de esta celda, y, por tanto, se pueden reproducir piezas con propiedades variables de manera muy sencilla.

Esto se logra cambiando la conexión vertical y lateral entre las celdas, que se realiza mediante barras que pueden estar conectadas a unos nudos y otros.

Dicha variación es la que genera diferentes configuraciones con diferentes propiedades mecánicas”, explican los investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid.

Dada esa configuración, su potencialidad es la de presentar una mayor resistencia al daño por impacto que otros materiales existentes en la actualidad.

“Por ello, puede ser de gran aplicación en el sector aeroespacial para mejorar las prestaciones de diversos elementos e incluso reducir su peso.

Puede ser usado como elemento de relleno para celdas de borde de ataque en aeronaves y aerogeneradores, que tienen que ser resistentes a impacto y de celda abierta para impedir la acumulación de agua.

Ahora mismo, algunas de esas celdas van rellenas de paneles sándwich de foam, que tienen el problema de acumular agua y no ser posible su extracción de forma fácil.

Estos elementos pueden sufrir, por ejemplo, el impacto de un ave o proyectil o tener daños por la congelación del agua que se queda encerrada”, sostienen desde GAMOSINOS.

“Más concretamente, las palas de helicóptero o de aerogenerador, que generalmente también son paneles sándwich rellenos de foam, pueden verse mejorados con este metamaterial.

De igual modo, los radomos de morro en aeronaves tienen que ser permeables a la radiación porque suelen alojar las antenas de radar frontal, pero al mismo tiempo tienen que ofrecer una buena resistencia ante un posible impacto.

Son aspectos en los que el grupo de investigación está trabajando actualmente”, concluyen.

La patente ha tardado más de un año en otorgarse debido a la necesaria revisión externa para demostrar su originalidad frente a las patentes ya existentes según diferentes bases de datos a nivel internacional.

Fuente: Noticias de la Ciencia