Científicos de la Universidad de Harvard han desarrollado un material plegable fabricado a base de cubos capaz de cambiar de tamaño, volumen y forma. Un avance que podría utilizarse desde usos médicos hasta la industria inmobiliaria, puesto que funciona desde la escala nanométrica hasta la humana.
«Hemos diseñado una estructura tridimensional de pared delgada que se puede utilizar para fabricar objetos plegables y reprogramables de arquitectura arbitraria, y cuya forma, volumen y rigidez se pueden alterar drásticamente y ajustarse y controlarse continuamente», dijo Johannes T. B. Overvelde, autor de la investigación.
La estructura se inspira en una técnica de origami (papiroflexia) llamada esnapología, y está hecha de cubos extrudidos con 24 caras y 36 aristas. Al igual que el origami, el cubo se puede plegar a lo largo de sus bordes para cambiar de forma.
El equipo demostró, tanto teórica como experimentalmente, que el cubo se puede deformar de muchas formas diferentes plegando ciertos bordes, que actúan como bisagras. Asimismo, incrustó actuadores neumáticos en la estructura que se pueden programar para deformar bisagras específicas, cambiando la forma y el tamaño del cubo, y eliminando la necesidad de órdenes externas.
Los científicos conectaron 64 de estas células individuales para crear un cubo de 4x4x4 que puede crecer y reducirse, cambiar su forma global, cambiar la orientación de su microestructura, y doblarse hasta hacerse completamente plano.
A medida que la estructura cambia de forma, cambia también la rigidez, lo que significa que uno podría hacer que un material sea muy flexible o muy rígido usando el mismo diseño original. Estos cambios accionados en las propiedades del material le añaden una cuarta dimensión.
«Sabemos exactamente lo que necesitamos hacer para obtener la forma que queremos. El material puede ser integrado con cualquier tipo de accionador, de tipo térmico, dieléctrico o incluso agua», dijo Katia Bertoldi, responsable de la investigación.
El sistema estructural tendría implicaciones interesantes para la arquitectura dinámica, como refugios portátiles, fachadas de edificios adaptables y techos retráctiles, refieren los investigadores.
«Aunque los enfoques actuales de estas aplicaciones se basan en la mecánica estándar, esta tecnología ofrece ventajas únicas, como que integra superficie y estructura, su simplicidad inherente de fabricación, y su capacidad para plegarse en un plano», agrego.
Sin duda un avance que da paso a una nueva clase de materiales plegables donde a partir de la nanoescala hasta la escala métrica, podría utilizarse para fabricar casi cualquier cosa, desde stents quirúrgicos a llevar una casa que pueda caber en una mochila con el simple interruptor.
Referencia: Universidad de Harvard, Nature