La principal fuente de inspiración humana es la naturaleza. Para la generación que creció rodeada de cómics y videojuegos, puede que este no sea el caso. Esto conduce a descubrimientos divertidos y soluciones innovadoras Jesse Silverberg (Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica) y Nan-yang-hsien (Laboratorio para el diseño y control inteligente de sistemas mecatrónicos avanzados).
El potencial de los metamateriales
Los metamateriales, aunque excelentes sobre el papel, plantean el problema de la falta de practicidad en la teoría y la práctica. Existe el diseño de un metamaterial en papel para responder a una propiedad específica, pero no garantiza que el material esté físicamente presente. El otro método también es complicado, y tampoco está garantizado comenzar con un metamaterial factible y tratar de optimizarlo para lograr la funcionalidad deseada.
Lego, ladrillos, colores
Silverberg y Yang han encontrado una forma inteligente de llevar más de sus rasgos a la realidad física. Inspirados por las coloridas creaciones de LEGO de los niños, comparamos los bloques de metamaterial con ladrillos y los colores con características. Al ensamblarlos, se obtiene un material con propiedades únicas que compensa las deficiencias de cada bloque con la resistencia de otro.
El problema es el tipo de montaje, ¿será como el método de replanteo de un niño? ¿Colocar ladrillos encima de ladrillos? ¿O algo más complicado? La respuesta estaba en origami. Es innegable que la forma del origami es más elástica que el trozo de papel del que está hecha. De hecho, estudios anteriores han demostrado que las sábanas plegables que siguen patrones de origami exhiben propiedades inesperadamente más altas que las materias primas. Entonces, Yang y Silverberg pensaron en ensamblar los bloques de acuerdo con el patrón de origami, garantizando excelentes propiedades. Al fin y al cabo, los patrones de origami existen desde hace siglos y han demostrado su resistencia. Todo lo que queda es encontrar el patrón de diseño plegable que mejor se adapte a las características deseadas.
Volver a lo básico
Al final, todo se reduce a la geometría y el diseño de la estructura. También hay otras consideraciones, como el proceso de fabricación y el tipo de escala a la que se puede realizar el diseño de metamatriel. Yang y Silverberg demostraron el uso de estas técnicas para desacoplar las funciones mecánicas de los componentes modulares de un metamaterial. Esto permite controlar los parámetros para influir y optimizar costes y tiempo. De hecho, muchos biomateriales y piezas fabricadas con biomateriales, como los andamios de ingeniería de tejidos, pueden beneficiarse de este tipo de diseño.