El material que reduce el daño en los accidentes de tráfico: absorbe y libera la energía del golpe

El avance de la tecnología ha permitido la aparición de nuevos materiales que destacan por sus diversas propiedades y que se han diseñado para responder a diferentes necesidades. Por ejemplo, ya se ha visto desde un plástico que jubilará al acero hasta otra alternativa resistente al calor que erradicará la contaminación; y que en un futuro podrían usarse en España. Ahora, unos investigadores han creado un nuevo material que tiene la capacidad de absorber y liberar grandes cantidades de energía, y de evitar daños importantes en accidentes de tráfico.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst, en Estados Unidos, ha creado un nuevo material sólido y elástico similar al caucho con "unas cualidades sorprendentes". Según detallan en el estudio, que se ha publicado en la revista de la Academia Nacional de las Ciencias del país norteamericano, esta sustancia puede absorber y liberar grandes cantidades de energía de los golpes; y es totalmente programable, por lo que sus propiedades se pueden moldear para diferentes usos.

Ahí es donde reside una de las principales características de esta sustancia, ya que según sus propios creadores se podría utilizar para conseguir para una variedad de aplicaciones: como que los robots tengan más potencia sin usar energía adicional o para la elaboración de nuevos materiales de protección, como cascos o chalecos antibalas, ya que puede disipar una gran cantidad de energía en poco tiempo. Una investigación que ha sido financiada por el Laboratorio de Investigación Militar y el departamento de Investigación del Ejército de Estados Unidos.

Un material elástico

"Imagina una banda elástica que estiras hacia atrás y cuando la sueltas, vuela a lo largo de la habitación. Ahora, piensa en una súper banda elástica que cuando la estiras hacia cierto punto, activas la energía adicional que está almacenada en ese material y que cuando la sueltas vuela una milla (1,6 kilómetros)", ha señalado Alfred Crosby, profesor de ciencia de polímeros e ingeniería en la Universidad de Massachusetts Amherst y uno de los responsables del proyecto.

Este material también puede absorber y liberar grandes cantidades de energía. Universidad de Massachusetts Omicrono

Para hacer realidad esa idea, los investigadores han creado un nuevo metamaterial, es decir, una sustancia diseñada para tener una propiedad que no se encuentra en los materiales naturales y que nace de la combinación de un elemento elástico similar al caucho al que le han incrustado unos pequeños imanes. Como resultado, este nuevo material "elastomagnético" aprovecha una propiedad física conocida como cambio de fase para amplificar en gran medida la cantidad de energía que puede liberar o absorber.

Un cambio de fase sucede cuando un material pasa de un estado a otro, como ocurre con el agua que pasa de estar en estado líquido a sólido o gaseoso. Los investigadores han señalado que cada vez que una sustancia cambia de fase, se libera o se absorbe energía, que se puede aprovechar como fuente de energía. Además, han indicado que este proceso no implica cambiar un material de un estado a otro, sino que también puede producirse cuando sucede un cambio de una fase sólida a otra.

El material que minimizará daños en los accidentes de tráfico. Universidad de Massachusetts Omicrono

Obtener la suficiente energía ha sido el principal obstáculo en el camino. Sin embargo, los investigadores han señalado que "para amplificar la liberación o absorción de energía, hay que diseñar una nueva estructura a nivel molecular o incluso atómica". Se trata de un proceso realmente complicado, pero al usar metamateriales "hemos superado estos desafíos y no sólo hemos creado nuevos materiales, también hemos desarrollado el diseño de algoritmos que permite a este material ser programado para tener diferentes respuestas, convirtiéndolo en predecible", ha afirmado Alfred Crosby.

Controlar los cambios

El equipo de científicos ha asegurado que para este proyecto se han inspirado en las respuestas rápidas del movimiento de las trampas para moscas de las plantas Venus y de las hormigas de mandíbula trampa, que pueden abrir su boca hasta 180 grados y cerrarse en apenas medio milisegundo. "Lo hemos llevado al siguiente nivel", ha afirmado Xudong Liang, autor principal del artículo quien completó esta investigación mientras realizaba un posdoctorado en la universidad estadounidense.

Al incrustar pequeños imanes en el material elástico los investigadores consiguieron la capacidad de controlar "los cambios de fase de este metamaterial. Y debido a que el cambio de fase es predecible y repetible, podemos conseguir que haga exactamente lo que queremos. Como por ejemplo, absorber la energía de un gran impacto o liberar grandes cantidades de energía para un movimiento explosivo", ha concluido Xudong Liang. 

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