Los metamateriales
Los metamateriales la naturaleza puede ser considerada la mejor maestra cuando se trata de diseño y optimización. En ella existen ejemplos de estructuras que usan el mínimo material necesario, pero que dan como resultado impresionantes patrones reticulados.
Tan sólo piensa en los huesos que te dan a ti forma y estructura, o en el esqueleto que en su momento mantuvo de pie a los grandes dinosaurios. También piensa en los troncos de los enormes árboles, que no sólo soportan sus ramas y hojas, sino el nido de los pájaros y hasta las casas de madera de los niños.
LA MADERA DE LOS ÁRBOLES, LA ESTRUCTURA DE LOS HUESOS Y LAS VENAS DE UN ALA HACEN USO DE PATRONES RETICULADOS
¿Te has preguntado cómo es el cráneo de un conejo o las alas de un insecto? (ver figura 1). Durante su desempeño, el cráneo de un conejo y las alas de una mosca pueden estar expuestos a fuertes cargas mecánicas, como por ejemplo, el impacto de dos cabezas o las vibraciones del viento durante el vuelo de un insecto. Todos estos casos, tanto la madera de los árboles, como la estructura del hueso y las venas de un ala, cumplen con el propósito para el cual fueron diseñadas, ya que todas ellas hacen uso de patrones reticulados.
A manera de inspiración, estos ejemplos han motivado a la comunidad científica a enfocarse en diseñar, fabricar, y estudiar estructuras reticuladas customizadas, de tal manera que tengan propiedades específicas. A estos diseños de estructuras y materiales a la medida se les conoce como metamateriales. Los metamateriales pueden ser utilizados en aplicaciones que van desde la aeronáutica, el diseño automotriz y la biomédica.
Este diseño hecho a la medida de estructuras puede traer varias ventajas, pero también retos desde los puntos de vista de diseño, manufactura y análisis. En cuanto al diseño, la biomimética y las matemáticas han sido las herramientas principales. En cuanto a manufactura, la impresión 3D o manufactura aditiva ha abierto posibilidades que antes se pensaban imposibles; permitiendo depositar material sólo donde es necesario. El análisis, por su parte, requiere de áreas como la mecánica de sólidos apoyadas fuertemente por simulaciones computacionales.
Artículo de divulgación científica: Por Enrique Cuan y Armando Román
