12 de septiembre de 2019

Un nuevo metamaterial cambia de forma y propiedades de forma ajustable

Un nuevo metamaterial cambia de forma y propiedades de forma ajustable
Un nuevo metamaterial cambia de forma y propiedades de forma ajustableCALTECH

MADRID, 12 Sep. (EUROPA PRESS) -

Un tipo de metamaterial nanoarquitectónico recientemente desarrollado tiene la capacidad de cambiar de forma de forma ajustable, adquiriendo así nuevas propiedades.

Si bien la mayoría de los materiales reconfigurables pueden alternar entre dos estados distintos, la forma del nuevo material se puede ajustar con precisión, ajustando sus propiedades físicas según convenga.

El material, que tiene aplicaciones potenciales en almacenamiento de energía de próxima generación y microdispositivos bioimplantables, fue desarrollado por un equipo conjunto de Caltech-Georgia Tech-ETH Zurich en el laboratorio de Julia R. Greer.

Greer, profesora de ciencias de materiales, mecánica e ingeniería médica en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Caltech, crea materiales a partir de bloques de construcción a micro y nanoescala que se organizan en arquitecturas sofisticadas que pueden ser periódicas, como un celosía, o no periódicas de manera personalizada, dándoles propiedades físicas inusuales.

La mayoría de los materiales diseñados para cambiar de forma requieren un estímulo externo persistente para cambiar de una forma a otra y permanecer así: por ejemplo, pueden tener una forma cuando están húmedos y una forma diferente cuando están secos, como una esponja que se hincha a medida que absorbe agua.

Por el contrario, el nuevo nanomaterial se deforma a través de una reacción de aleación de silicio-litio impulsada electroquímicamente, lo que significa que puede controlarse finamente para alcanzar cualquier estado "intermedio", permanecer en estas configuraciones incluso después de la eliminación del estímulo, y puede revertirse fácilmente. Ha sido descrito en Nature.

Según informa Caltech, para producirlo, el equipo diseñó una red revestida de silicio con haces rectos de microescala que se doblan en curvas bajo estimulación electroquímica, adquiriendo propiedades mecánicas y vibratorias únicas. El equipo de Greer creó estos materiales utilizando un proceso de impresión tridimensional de ultra alta resolución llamado litografía de dos fotones. Los defectos en el material se colocan estratégicamente para que tome una forma específica cuando el material se deforma.

Utilizando este novedoso método de fabricación, pudieron construir defectos en el sistema de materiales arquitectónicos, basándose en un diseño preestablecido. En una prueba del sistema, el equipo fabricó una hoja del material que, bajo control eléctrico, revela un icono de Caltech.

Un material con una capacidad tan finamente controlable para cambiar de forma tiene potencial en los futuros sistemas de almacenamiento de energía porque proporciona una vía para crear sistemas de almacenamiento de energía adaptativos que permitirían a las baterías, por ejemplo, ser significativamente más livianas, más seguras y tener vidas sustancialmente más largas, dice Greer.