Un grupo de científicos ha demostrado experimentalmente que es posible reprogramar la forma y el comportamiento estructural de materiales artificiales innovadores, conocidos como metamateriales, que poseen propiedades electromagnéticas, sin necesidad de alterar su composición. Esta tecnología abre nuevas posibilidades en áreas como la biomedicina y la robótica blanda, entre otros.
Los investigadores han encontrado una forma de reprogramar estos metamateriales mecánicos utilizando imanes flexibles distribuidos en su estructura. “La novedad de nuestra propuesta radica en la integración de pequeños imanes flexibles dentro de una matriz de romboides rotatorios, lo que permite ajustar la rigidez y la capacidad de absorción de energía de la estructura simplemente modificando la disposición de estos imanes o aplicando un campo magnético externo. Esto otorga propiedades únicas que no se encuentran en los materiales convencionales o en la naturaleza. Al diseñar nuevos materiales, normalmente nos enfocamos en la composición química y la microestructura, pero con los metamateriales también podemos manipular su geometría interna y disposición espacial”, explica Daniel García-González, uno de los autores del estudio y miembro del Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M.
Este avance representa un paso significativo hacia la creación de estructuras mecánicas reconfigurables, útiles en sectores como la robótica, la protección contra impactos y la ingeniería aeroespacial. Los investigadores consideran que las aplicaciones de estas metaestructuras son prácticamente ilimitadas. “Desde sistemas de protección ante impactos y amortiguadores inteligentes en exoesqueletos, hasta componentes adaptativos en robótica blanda. En el ámbito del calzado deportivo, podrían utilizarse para modificar la respuesta mecánica de una suela mediante las interacciones de los elementos incorporados en ella, permitiendo flexibilizar o endurecer ciertas áreas para mejorar la pisada. En biomedicina, también se abren oportunidades innovadoras; por ejemplo, podríamos introducir modificaciones en un vaso sanguíneo obstruido y, mediante un campo magnético externo, expandir la matriz para lograr su desobstrucción”, señala Josué Aranda Ruiz, otro investigador del Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M.
Para llevar a cabo este estudio, los investigadores de la UC3M y Harvard combinaron la identificación y caracterización de diferentes materiales con el análisis de su comportamiento según las orientaciones magnéticas. Estudiaron cómo la orientación, la magnetización residual y la rigidez de los imanes influyen en las respuestas estáticas y dinámicas del metamaterial, demostrando que una cuidadosa reorientación puede ajustar notablemente su comportamiento. Posteriormente, analizaron su integración en estructuras más grandes para realizar ensayos dinámicos de impacto.
“Al modificar la posición de los imanes para modular la interacción magnética entre ellos, podemos obtener comportamientos completamente diferentes en el material”, añade Carlos Pérez García, otro autor del estudio y también miembro del Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras de la UC3M.
El estudio titulado “Reprogrammable Mechanical Metamaterials via Passive and Active Magnetic Interactions” ha sido publicado en la revista académica Advanced Materials. (Fuente: UC3M)