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Los ingenieros dicen que la nueva tela podría allanar el camino para exoesqueletos adaptables o yesos para huesos rotos.
En las películas de Batman, la capa del Caballero de la Noche logra un buen truco. La mayor parte del tiempo ondea detrás de él mientras aplasta a los secuaces sin nombre, pero cuando Batman necesita escapar rápidamente, puede saltar de un edificio y endurecer su capa para que funcione como un planeador que lo lleva a la noche. En un momento la capa es fluida y al siguiente es rígida. Es un poco de ingeniería inteligente que los ingenieros de Caltech y JPL ahora han replicado en el mundo real.
Este material, inspirado en la cota de malla, puede pasar de un estado fluido y plegable a una forma sólida específica con la aplicación de presión. Los investigadores detrás de esto esperan que esta tecnología pueda usarse como un tejido inteligente para exoesqueletos, o incluso como un yeso adaptable para aplicar a una extremidad rota, para mantener los huesos donde deben estar.
La física detrás de la tecnología será familiar para cualquiera que haya comprado café envasado al vacío, explica Chiara Daraio, profesora de ingeniería mecánica y física aplicada en Caltech. “Piense en el café en una bolsa sellada al vacío. Cuando aún está empacado, es sólido, a través de un proceso que llamamos ‘atasco’. Pero tan pronto como abres el paquete, los posos de café ya no se atascan entre sí y puedes verterlos como si fueran un líquido”, dice.
Para descubrir la cota de malla que sería más flexible en reposo y más rígida bajo presión, el equipo imprimió en 3D diferentes configuraciones de partículas enlazadas y probó cada una en una simulación por computadora.
Los investigadores eligieron una forma octogonal para los eslabones, aunque eso no produce la tela más rígida posible. «Si buscamos proporcionar el mayor efecto de rigidez posible en una tela, o diseñar un material que pueda mostrar la mayor resistencia a la flexión, entonces el octaedro no es la forma óptima», dijo Daraio. «¡Sorprendentemente, las cotas de malla antiguas (con elementos enlazados circulares o cuadrados) son mucho mejores en eso!
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«Sin embargo, los anillos circulares y los cuadrados de cota de malla también son mucho más pesados (porque se empaquetan más densamente). Por lo tanto, si nuestro objetivo es encontrar el material óptimo para los dispositivos portátiles, es posible que debamos definir parámetros óptimos que sean diferentes y más específicos.
«Por ejemplo, encuentre la forma de la partícula que nos lleve a la mayor rigidez Y al peso más ligero. En general, cuantos más contactos promedio podamos obtener entre dos partículas, mayor será el efecto de rigidez».
En una demostración, la tela pudo soportar una carga de más de 50 veces su propio peso.
En una investigación paralela, Daraio y su equipo investigan tiras de polímeros que se encogen cuando se calientan. Estas tiras podrían tejerse en este nuevo tipo de cota de malla para crear objetos sólidos, como puentes, que se pliegan cuando no se necesitan. Los dos materiales que trabajan juntos también podrían, sugiere, crear robots que pueden transformarse en diferentes formas para resolver diferentes problemas.
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3 materiales más programables
Textiles climáticos activos
Investigadores del Laboratorio de Autoensamblaje del MIT han creado textiles ‘climáticamente activos’. Aparentemente construidos para el clima indeciso del Reino Unido, los materiales responden a los cambios de temperatura contrayéndose en el frío para cerrar los espacios en la tela y luego relajándose en el calor para respirar.
Impresión 4D
La impresión 4D es lo que sucede cuando agrega materiales a la impresión 3D que cambian de forma en presencia de agua o calor. Significa que podría, por ejemplo, crear tuberías que se expandan cuando hace frío para evitar que el hielo cree una grieta.
Alas ajustables
La fibra de carbono que cambia de forma cuando se expone al calor o al agua crea un material fuerte que puede responder al medio ambiente. Un auto de carrera legal en la calle tiene un alerón trasero que se abre o se cierra dependiendo de la lluvia, creando más carga aerodinámica cuando está mojado para mejorar la tracción de las llantas traseras.