Las dimensiones de los materiales que se ajustan a nuestras necesidades se han disparado en la última década debido al uso de composites. Sin embargo, los fabricados por el hombre o fabricados industrialmente aparecen más tarde y adquieren su propia inercia sólida. Entre los más estudiados, destacan los metamateriales (o MMS) por ser el que casi ha desarrollado su propia ciencia y requerimientos interdisciplinarios para abordarlos. Son únicos en muchos sentidos, y ahora veremos los metamateriales con más detalle.
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Materiales a medida
Los metamateriales se adaptan de una manera específica para proporcionar propiedades efectivas que no se encuentran en los materiales naturales. Su estructura principal no comienza con átomos o capas, sino con celdas unitarias, que se crean a nanoescala y se organizan periódicamente en el espacio tridimensional. Las baterías unitarias están hechas de pequeños resonadores metálicos, comúnmente conocidos como metametales. Su composición, dimensiones y huecos están dimensionados de tal manera que les confieren las funciones necesarias, principalmente funciones electromagnéticas que les permiten interactuar con ciertas ondas electromagnéticas externas y absorberlas, doblarlas o eludirlas.
En los materiales convencionales, la permeabilidad resonante es una propiedad intrínseca derivada de la respuesta dieléctrica, que a su vez depende de la estructura del átomo. Ya sea en su forma original o con un ligero retoque, ninguno de ellos puede superar los pocos terahercios. En el caso de los metamateriales, su estructura permite una amplia gama de longitudes de onda deseadas que no se encuentran en la naturaleza. Es decir, no solo se pueden medir las dimensiones de los metamateriales para evitar ciertos fenómenos de resonancia, sino que también se pueden manipular las ondas electromagnéticas. Esto puede ser muy útil en una variedad de escenarios.
Aplicaciones de los metamateriales
Hay varias áreas prácticas de los metamateriales, desde la protección contra terremotos hasta la detección remota de sensores aeroespaciales, sin mencionar el famoso camuflaje invisible (ver video al final de este artículo). También es un candidato para el avance de las superlentes y los sistemas inteligentes de gestión de energía solar, y actualmente se utiliza en la transmisión de antenas y semiconductores. Un área en particular que actualmente está atrayendo investigaciones significativas son los metamateriales que pueden proporcionar un índice de refracción negativo para una longitud de onda determinada.
investigación
Aunque muchos laboratorios, laboratorios y redes están trabajando juntos para avanzar en la investigación, todavía se encuentra en su mayor parte en la etapa numérica, y la creación de prototipos ha demostrado ser bastante complicada. el Proceso de fabricación Es demasiado caro o poco práctico. Desafortunadamente, se necesita tiempo para hacer más que una celda unitaria y alcanzar una escala macroscópica, y la tecnología actual es defectuosa.
Curiosamente, algunos laboratorios están utilizando el poder de la impresión 3D para afinar materiales (generalmente plásticos) para crear prototipos, mientras que otros pueden usar litografía por haz de electrones. Sin embargo, dado el proceso de construcción de metamateriales, una de las vías lógicas y establecidas para la fabricación es la reducción de la escala de la nanotecnología y los dispositivos en los que se utilizan metamateriales. Actualmente, la Comisión Europea está investigando el autoensamblaje y la química híbrida de los metamateriales.
Mirando hacia el futuro
Como siempre, las tecnologías nuevas y prometedoras son emocionantes, y la perspectiva de descubrir nuevos usos está ayudando a superar nuevos límites. Si bien la producción de metamateriales está ahora bien documentada y el proceso está dentro de los límites tecnológicos actuales, un tema clave que aún no se ha tratado en detalle es la caracterización de los metamateriales y otras propiedades efectivas que entrarán en juego en el futuro. Al fin y al cabo, los metamateriales se demandan principalmente por sus propiedades electromagnéticas, pero dado su importante papel, es necesario tener en cuenta otras características, principalmente propiedades mecánicas o térmicas. Esto requiere un conjunto completamente nuevo de tecnologías en lo que respecta a la caracterización, pero afortunadamente existe un creciente apetito entre las fraternidades de ingeniería por el campo.