Nuevo material Híbrido entre Metal y Espuma

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Ahora los aviones no tripulados en miniatura que pueden transformarse de máquinas voladoras en vehículos submarinos cambiando la forma de sus alas en el aire podría estar a un paso más cerca, gracias a un nuevo material que actúa como un híbrido entre el metal y la espuma rígida esponjosa.
Tecnopia metal-espuma
Diseñado por ingenieros de la Universidad de Cornell, en Ithaca, Nueva York, y con financiación de la Fuerza Aérea de los EE.UU., el material compuesto consiste en parte en silicona y en parte de un metal con un punto de fusión de 144 grados Fahrenheit (62 grados Celsius). Como resultado, los investigadores podrían construir máquinas que aprovechan las propiedades de ambos materiales ‘ , dijeron los científicos.

“La visión impulsora detrás de esto es el frailecillo”, dijo el primer autor del estudio Ilse Van Meerbeek, un estudiante graduado de Cornell en el campo de la ingeniería mecánica. “Se puede volar por el aire y luego acortar sus alas y sumergirse en el agua. Sin esta capacidad de sus alas se romperían.”




A bajas temperaturas, las propiedades mecánicas del metal salido a la luz, haciendo que el material rígido y fuerte, según los científicos. Sin embargo, cuando se calienta, se funde el metal y la espuma se vuelve suave y elástica como la silicona. A continuación, el material puede ser torcido y doblado en nuevas formas que llevará a cabo cuando el híbrido de metal-espuma se enfría de nuevo. Recalentar el material le permitira volver a su forma original sin ninguna pérdida de fuerza, agregaron.

“La Fuerza Aérea está interesada, porque quieren ser capaces de desarrollar alas de morphing para aviones pequeños”, dijo a Live Science. “Ser capaz de hacer esto sin piezas móviles es atractivo porque entonces un menor número de piezas se pueden romper.”

Los materiales que “recuerdan” su forma se han convertido en un campo popular de la investigación debido a que tienen una gran variedad de aplicaciones, que van desde la auto-montaje de robots en miniatura a los implantes médicos. Pero la mayoría de los materiales investigados hasta ahora han sido estructuras que se pliegan como origami de papel para crear configuraciones más complejas, dijo Van Meerbeek.

“El nuestro es un material completamente en 3D”, añadió.

En un nuevo artículo publicado en Internet el 12 de febrero de la revista Advanced Materials , los investigadores describen cómo se creó el compuesto, por inmersión de la espuma de silicona en el metal fundido y luego colocándolo en un vacío de modo que el metal es absorbido por los poros de la espuma cuando se elimina el aire.

la estructura del material no sólo le permite cambiar de forma, también se auto-ensamblan y auto-sana. Si dos piezas de material se colocan de lado a lado y, las masas fundidas de metal calentado funde las dos piezas juntas con sólo una ligera pérdida de resistencia mecánica, según los investigadores.

Mientras que Van Meerbeek no probó el número de ciclos de calentamiento del material podría soportar, dijo que no mostró pérdida de resistencia o elasticidad después de cinco ciclos y, en teoría, debería tolerar mucho más.

Pero aparte de las aplicaciones aeroespaciales, el material también podría resultar útil para la robótica suave – el objetivo principal del laboratorio en Cornell que realizó la investigación.

“La desventaja de robots blandos es que no son capaces de ejercer mucha fuerza porque son suaves,” dijo Van Meerbeek. “Ser capaz de convertir el suave a un material rígido es lo que estamos tratando de avanzar”.

“Nuestra hipótesis actual es que la espuma de silicona no está totalmente impregnada por el metal, por lo que todavía hay algunas cavidades que puedan ser cubiertas”, dijo Van Meerbeek. “Y los granos de metales no están tan bien contactados como podrían estar. El uso de la impresión en 3D permitiría un mejor contacto e interpenetración y que permitiría un material mucho más rígido capaz de soportar cargas mayores.”

Los investigadores también planean experimentar con materiales termoplásticos que exhiben propiedades similares a las del componente de metal de la espuma. Mientras que el material sería probable que pueda soportar un menor número de ciclos de calentamiento, Van Meerbeek dijo que sería más ligero – un beneficio importante para los sistemas de robótica suave con fuerza mecánica limitada.

Para mayor información: http://www.livescience.com