Els metamaterials, semblen una tecnologia que estigui només a l'abast de la ciència ficció. A causa de la forma en què aquests materials es veuen afectat pels fenòmens electromagnètics i també, pels atributs físics es pot fer que els objectes siguin invisibles.
Tot i que les capacitats d'invisibilitat són sorprenents, els metamaterials ja ofereixen aplicacions comercials, com ara les noves tecnologies d'antenes per a telèfons mòbils. Per arribar al punt on els metamaterials no són només una curiositat, sinó una tecnologia comercial viable, han hagut d'evolucionar diversos aspectes.
Un exemple és el treball d'un equip d'investigadors del Laboratori Nacional de Lawrence Livermore (LLNL) i de la Universitat de Califòrnia de San Diego (UCSD). S'han utilitzat els anomenats metamaterials mecànics -que presenten propietats mecàniques úniques que no existeixen a la natura- per crear un nou material el qual, pot canviar de rígid a flexible en resposta a un camp magnètic. Els investigadors esperen que aquest nou material pugui introduir nous enfocaments per a dispositius portàtils i per la robòtica.
Els metamaterials mecànics d'avui, han demostrat la seva vàlua amb propietats atractives, com és l'expansió tèrmica negativa, una gran resistència i rigidesa amb un baix pes. Tanmateix, una vegada s'han construït, es queden atrapat amb les seves propietats que no es poden canviar ni ajustar.
S'ha intentat de crear un metamaterial mecànic amb propietats mecàniques sintonitzables a través d'una aplicació d'un camp magnètic fàcil sense provocar un canvi significatiu de forma.
Per crear els seus metamaterials mecànics 'sintonitzables', els investigadors es van adreçar a l'anomenada impressió "tridimensional". Pren el seu nom pel fet que aquests objectes impresos en 3D canvien de forma al llarg del temps, i el temps és la quarta dimensió. Normalment, una estructura d'aquest tipus respon a un estímul (per exemple, calor, hidratació o camp magnètic) que el fa canviar de forma.
Els metamaterials responsables del camp (FRMM) desenvolupats pels investigadors, canvien les seves propietats en resposta a una variació d'un camp magnètic. Tanmateix, a diferència dels típics materials impresos 4D, no canvien la seva forma general, sinó que només canvien la seva rigidesa.
Es va tractar crear explícitament materials on les propietats canviessin però la forma no ho fes, classificant així aquest treball fora de l'àmbit del materials impressos 4D.
La creació de FRMM és relativament senzilla. El primer pas és imprimir en 3D un metamaterial mecànic que es construeix a partir de guies buides en comptes de les típiques bigues sòlides. Una vegada que el metamaterial tubular buit s'imprimeix, el líquid magnetorheològic (MR) s'introdueix en els nuclis de les guies completant el procés de fabricació del FRMM.
En el fluid MR, és on es produeix l'efecte magneto-mecànic. El fluid MR està construït amb partícules magnètiques, suspeses en un medi no magnètic. Quan el líquid es troba en presència d'un camp magnètic, les partícules magnètiques s'alineen en cadenes al llarg de les línies del camp magnètic, augmentant la rigidesa del fluid i augmentant simultàniament la rigidesa general de les estructures. Quan s'elimina el camp magnètic, el MR del fluid es comporta com a líquid i és capaç de fluir lliurement.
El que és realment important és que aquest [efecte magneto-mecànic] no és només una resposta on / off; la rigidesa de les estructures es pot ajustar amb la força del camp magnètic aplicat. Escollint acuradament l'estructura tubular que s'ha utilitzat, les propietats mecàniques dels FRMM poden mostrar fins a un augment del 318 % en la rigidesa de la tensió en menys d'un segon.
Es creu que els FRMM podrien utilitzar-se com a unions de rigidesa variable en robòtica i podrien integrar-se en dispositius intel·ligents ja que, són flexibles en absència d'un camp magnètic i després canviar les propietats per absorbir un impacte o vibració quan es detecta una amenaça.
La tecnologia encara no existeix. Aconseguir metamaterials sensibles al camp en el camp requeriria mètodes de fabricació més ràpids i més fiables.
Font: IEEE spectrum
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada