El prototipo de materiales inteligentes desafía las leyes de movimiento de Newton

Durante más de 10 años, Guoliang Huang, presidente de Huber y Helen Croft de Ingeniería en la Universidad de Missouri, ha estado investigando las propiedades no convencionales de los «metamateriales» (materia artificial que exhibe propiedades poco comunes en la naturaleza según lo definido por las leyes de movimiento de Newton) en su búsqueda Larga duración para diseñar un material de superhéroe perfecto.

El objetivo de Huang es ayudar a controlar las ondas de energía «elásticas» que viajan a través de estructuras más grandes, como aviones, sin las «estructuras metastásicas» ligeras y pequeñas.

«Durante muchos años he estado trabajando en el desafío de cómo usar la mecánica matemática para resolver problemas de ingeniería», dijo Huang. «Los métodos tradicionales tienen muchas limitaciones, incluidos el tamaño y el peso. Por lo tanto, estaba explorando cómo podríamos encontrar una solución alternativa mediante el uso de un material que sea liviano y de tamaño pequeño pero que aún pueda controlar las vibraciones de baja frecuencia provenientes de una estructura más grande». , como un avión.”

Ahora, Huang está un paso más cerca de su objetivo. En un nuevo estudio publicado en procedimientos de la Academia Nacional de CienciasHuang y sus colegas desarrollaron un prototipo de metamaterial que usa señales eléctricas para controlar tanto la dirección como la intensidad de las ondas de energía que pasan a través de un sólido.

Las posibles aplicaciones de su diseño innovador incluyen usos militares y comerciales, como controlar las ondas de radar dirigiéndolas para escanear un área específica en busca de objetos o gestionar las vibraciones causadas por la turbulencia de un avión en vuelo.

«Este metamaterial tiene una densidad de masa extraña», dijo Huang. «Entonces, la fuerza y ​​la aceleración no van en la misma dirección, lo que nos brinda una forma poco convencional de personalizar el diseño de la dinámica estructural de un objeto o las propiedades para desafiar la segunda ley de Newton».

Huang dijo que esta es la primera realización física de la densidad de masa de un individuo.

«Por ejemplo, este metamaterial podría ser útil para monitorear la salud de estructuras civiles como puentes y tuberías como transductores activos al ayudar a identificar cualquier daño potencial que pueda ser difícil de ver con el ojo humano».