Aquí tienes un nuevo material capaz de comportarse como un líquido bajo una baja presión y luego solidificarse instantáneamente ante un impacto.
Investigadores de Caltech han diseñado una nueva categoría de materiales, los "materiales arquitecturados policatenarios" (PAM), que desafían los límites de la física tradicional. Inspirados en la cota de malla medieval, estas estructuras abren el camino a aplicaciones innovadoras.
Los PAM se distinguen por su estructura en red tridimensional, compuesta por anillos o jaulas entrelazadas. A diferencia de los materiales clásicos, su comportamiento no depende de su composición química, sino de su disposición geométrica. Bajo una baja tensión, se estiran y deforman como fluidos. Por el contrario, bajo una presión intensa, se rigidizan, absorbiendo la energía de manera eficiente.
Propiedades híbridas inéditas inspiradas en el pasado
Los PAM se inspiran en la cota de malla, una armadura medieval hecha de anillos metálicos entrelazados. Esta estructura ofrece tanto flexibilidad como resistencia, una combinación que los investigadores han llevado a un nivel superior. Utilizando formas geométricas complejas, han creado materiales capaces de adaptarse dinámicamente a su entorno.
Los PAM combinan las características de los sólidos y los fluidos. Bajo una baja tensión, sus partículas se deslizan unas sobre otras, como en un líquido. Pero bajo una presión más fuerte, se bloquean, formando una estructura rígida. Esta dualidad los sitúa en una categoría aparte, entre los materiales granulares y los sólidos cristalinos.
Pruebas prometedoras y múltiples aplicaciones potenciales
Los investigadores han fabricado prototipos de PAM utilizando impresoras 3D, empleando materiales variados como polímeros acrílicos y metales. Estos modelos, del tamaño de una pelota de golf, han sido sometidos a pruebas de compresión, torsión y cizallamiento. Los resultados han confirmado su capacidad para absorber impactos y adaptarse a diferentes fuerzas.
Gracias a sus propiedades únicas, los PAM podrían revolucionar varios campos. Podrían utilizarse en la fabricación de equipos de protección, como cascos o chalecos antibalas, o en envases que absorban impactos. Su flexibilidad también los hace adecuados para la robótica blanda y los dispositivos biomédicos.
Una exploración aún en curso
Los investigadores planean utilizar la inteligencia artificial para optimizar el diseño de los PAM y explorar nuevas configuraciones. Según Liuchi Li, coautor del estudio, "solo estamos rozando la superficie de lo que es posible". Estos materiales podrían transformar nuestro enfoque en el diseño de materiales en los próximos años.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Science