Auxética y Metamateriales
Cuando escuchamos Metamaterial por primera vez, puede hasta espantar. Pero en realidad no es tan complejo como suena, de hecho nosotros cargamos con alrededor de 10kg de metamaterial todos los días, o mejor dicho a nosotros nos carga este metamaterial. Y es que un metamaterial no es otra cosa que un bloque de material poroso, como lo son nuestros huesos o una esponja.
Pero se pone más interesante cuando utilizamos los patrones de estos agujeros en el material para otorgarles ciertas propiedades a nuestro beneficio, como resistencia a la compresión, a la tensión, mayor flexibilidad, aligerar materiales sin afectar o incluso mejorar su resistencia, etc.
Dentro de estas propiedades, que podrían considerarse normales para los materiales comunes, podemos encontrar una que destaca por su comportamiento atípico. Ciertos patrones en los aujeros de metamaterial pueden dar como resultado en un material auxético que posee un coeficiente de Poisson negativo es decir que bajo tensión o compresión se comporta diferente a los materiales comunes, pues por ejemplo, si sometemos un material a tensión en el eje longitudinal esperariamos que se estire en este eje y se contraiga en su eje transversal, contrario a un material auxético, que se elongaría en ambos.
Exploración
Existen múltiples patrones conocidos para crear materiales auxéticos, los más explorados son los modelos re-entrantes, poligonales giratorios, quirales y de hoja perforada. Esta ocasión he decidido explorar con los modelos de hoja perforada en diferentes materiales, que de cierta forma se comportan un tanto similar a los poligonos giratorios pero en un plano un poco más bidimensional.
En este ejercicio de exploración probé con dos patrones diferentes, en 5 materiales distintos con 2 variantes de la separación entre cortes y grosor de las uniones giratorias.
Cartón
El cartón doble corrugado me enseño la importancia del grosor en los ejes giratorios, la felxibilidad del material es una limitante a considerar cuando decidimos el espesor del estas uniones, pues de no ser muy flexible (Como el cartón) una unión muy delgada puede resultar un incremento muy grande de la flexibilidad, pero también queda bastante débil. Mientras que una unión más gruesa puede aumentar la flexibilidad, aunque en mucho menor medida, pero sin comprometer demasiado la integridad de la unión.
Cartón Batería
El cartón batería es una muestra más de lo delicadas que pueden ser las uniones giratorias en un material con poca flexibilidad.
Polipropileno
El polipropileno (PP) se comportó de una forma un tanto distinta al resto de los materiales, por un momento llegué a pensar que ni siquiera era auxético, pues en los ejes X y Y (que son los que podemos mirar en un material bidimensional) se comportó como un material con coeficiente de Poisson positivo. No obstante, el hecho de que se un material tan flexible y a su vez tan delgado, dio como resultado que los ejes giratorios se movieran en el eje Z, de forma que su capacidad para adaptarse a formas complejas incrementó muchísimo.
TPU
El TPU no fue un caso muy diferente del polipropileno, pues teníamos el mismo caso: un material muy flexible en una capa muy delgada. La diferencia que podemos destacar es que el TPU por si mismo ya es bastante más flexible que el PP, por lo tanto en su nueva forma como material auxético se muestra bastante más elástico que el PP.
Goma EVA (Foami / Foamy / Fomi)
En lo personal mi material favorito en esta experimentación. La goma EVA muestra la combinación perfecta entre flexibilidad y grosor del material. Mostrando propiedades auxéticas en todos los planos, exhibiendo una buena capacidad de adaptación a la forma, con un incremento en su flexibilidad y elasticidad muy notable.
Posibles Aplicaciones
Con esta exploración puedo imaginar diversos usos para este modelo de materiales axuéticos.
Creo que puede ser una estructura que funciona como persianas, pues al estirarse dejan pasar mucho más la luz. El hecho de que sean tan buenos adaptándose a la forma me deja pensando en que podríamos integrarlos a equipos de protección como coderas o rodilleras, que son bastante incómodas porque los materiales de protección no se adaptan a los movimientos de las articulaciones. O bien en cómo podemos usarlas dentro del campo de los wearables, cuyo mayor problema hasta el momento es el almacenamiento de energía, que requiere un espacio bultoso dentro de la prenda y que bien podría ser sustituido por uno de estos patrones.
Archivos disponibles
Descarga mis archivos de este proyecto, puedes usarlos con libertad solo recuerda compartir tus resultados conmigo en Instagram @de_santillan.
¡Espero que te sean de ayuda!
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