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» » » Maravillas de la naturaleza inspiran los materiales artificiales exóticos

Referencia: Phsy.org , 31 07 2013

En la edición de este mes de Physics World, un grupo de físicos describen como las estructuras únicas del mundo natural sirven de inspiración científica para desarrollar nuevos tipos de materiales con propiedades sin precedentes.

Desde la cinta adhesiva inspirada en los dedos de los pies de los gecos hasta el recubrimiento resistente de los aviones inspirados en el nácar, los atractivos centros de un concepto de diseño jerárquico.

Cuando los materiales tienen un diseño jerárquico, la estructura general se compone de niveles mucho más pequeños, o generaciones, de estructuras que cuando se ponen juntas exhiben propiedades extraordinarias.

Por ejemplo, la capacidad de los gecos que subir por paredes verticales y techos se debe a la disposición jerárquica de pequeñas fibras en sus dedos. Cada dedo tiene una almohadilla de protuberantes fibras pilosas que se dividen repetidamente en pelos cada vez más finos hasta dimensiones de nanoescala.

Esta reiterada división aumenta el área superficial de los dedos considerablemente y ayuda a fijar el dedo del geco a la superficie.

Antes de que se descubrieran estas estructuras naturales, los arquitectos estaban utilizando este enfoque jerárquico para diseñar algunos de los edificios y estructuras  más famosas que siguen en pie hoy en día.

Quizá el ejemplo más famoso sea la Torre Eiffel, que está hecha en su mayor parte por pequeñas vigas que se combinan para formar las grandes, que a su vez se combinan de nuevo para crear vigas aún más grandes, y así sucesivamente hasta un total de tres generaciones estructurales.

La Torre Eiffel fue construida para la Exposición Universal de 1889 y los planes de diseño de Gustav Eiffel significan a la época en que llegaron a la construcción los materiales utilizados con moderación. De hecho, si derritiéramos el hierro de toda la torre en un bloque sólido con una superficie de base igual a la de la torre, el bloque sólo se levantaría 6 cm. por encima del suelo.

Más de 100 años después, los científicos e ingenieros de ahora, están buscando la forma más eficiente de utilizar este enfoque jerárquico para crear exóticos materiales artificiales llamados metamateriales.

En el artículo de Daniel Rayneau-Kirkope, de la Universidad de Aalto, Yong Mao, de la Universidad de Nottingham, y Robert Farr, del Instituto de Ciencias Matemáticas de Londres, explican cómo este tipo de estructuras se pueden optimizar entendiendo la relación precisa que hay entre la estructura y la función.

Las tecnologías necesarias para hacer estos complejos diseños están progresando a buen ritmo. Algunos investigadores están tratando de desarrollar un proceso a escala industrial para construir materiales que imitan el nácar, también conocido como madreperla.

El nácar es un material increíblemente fuerte, producida por algunos moluscos dentro de su concha, el recubrimiento externo de las perlas tiene una resistencia a la fractura 3.000 veces mayor que la de los cristales.

"Al trabajar con los materiales que la naturaleza no usa con propósitos estructurales, existe la posibilidad de que las propiedades ventajosas del nácar y demás ejemplos de diseño jerárquico de origen natural podrían incluso ser superados por compuestos artificiales", escriben los investigadores.


- Imagen: Torre Eiffel (microsiervos).
- Fuente: Institute of Physics .
- Publicación: Physics World .
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Editor del blog Pedro Donaire

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