Un material inteligente reta las leyes de movimiento de Newton

Un nuevo metamaterial exhibe propiedades que no se encuentran comúnmente en la naturaleza según lo definido por las leyes de movimiento enunciadas por Newton hace tres siglos.

Su particularidad es que la fuerza y la aceleración no van en la misma dirección.

En busca de diseñar un metamaterial ideal, Guoliang Huang, catedrático de Ingeniería en la Universidad de Missouri se propuso ayudar a controlar las ondas de energía "elásticas" que viajan a través de estructuras más grandes, como un avión, sin "metaestructuras" ligeras y pequeñas.

"Durante muchos años he estado trabajando en el desafío de cómo usar la mecánica matemática para resolver problemas de ingeniería", dijo Huang en un comunicado. "Los métodos convencionales tienen muchas limitaciones, incluidos el tamaño y el peso. Por lo tanto, estuve explorando cómo podemos encontrar una solución alternativa usando un material liviano que sea pequeño pero que aún pueda controlar la vibración de baja frecuencia proveniente de una estructura más grande, como un avión".

Ahora, Huang está un paso más cerca de su objetivo. En un nuevo estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, Huang y sus colegas desarrollaron un prototipo de metamaterial que usa señales eléctricas para controlar tanto la dirección como la intensidad de las ondas de energía que pasan a través de un material sólido.

Las aplicaciones potenciales de su diseño innovador incluyen usos militares y comerciales, como controlar las ondas de radar dirigiéndolas para escanear un área específica en busca de objetos o administrar la vibración creada por la turbulencia del aire de un avión en vuelo.

"Este metamaterial tiene una densidad de masa extraña", dijo Huang. "Entonces, la fuerza y la aceleración no van en la misma dirección, lo que nos proporciona una forma poco convencional de personalizar el diseño de la dinámica estructural o las propiedades de un objeto para desafiar la segunda ley de Newton".

Esta es la primera realización física de la densidad de masa impar, dijo Huang. "Por ejemplo, este metamaterial podría ser beneficioso para monitorear la salud de estructuras civiles como puentes y tuberías como transductores activos al ayudar a identificar cualquier daño potencial que podría ser difícil de ver con el ojo humano".