Estructuras con patrón hexagonal para obtener materiales inteligentes
Los materiales tipo sándwich con patrón hexagonal (con forma de panal de abeja) se usan con asiduidad en las industrias de construcción naval y aeroespacial y también en aplicaciones que incluyen blindaje electromagnético. El proyecto Chismacomb («Panal inteligente quiral») tenía el cometido de producir componentes tipo sándwich dotados de formas complejas y variables que incorporasen funciones de control de su estado de funcionamiento. Debían poseer también compatibilidad electromagnética para así absorber microondas. La base de esta extraordinaria tecnología es el panal o nido de abeja quiral (chiral honeycomb). Se trata de un material novedoso que presenta un ratio de Poisson negativo y que, a diferencia de los materiales comunes, se expanden en dirección lateral si se estiran. De este modo, la estructura básica de panal puede alojar distintos componentes, dando lugar a materiales aptos para diversas aplicaciones, bien polivalentes, bien con un fin específico. Aprovechando esta capacidad, los científicos de Chismacomb desarrollaron modelos de panal con tres, cuatro o seis elementos de conexión. Se efectuaron simulaciones con las distintas combinaciones posibles, que se sometieron a presión en distintas direcciones, lo que dio lugar a un engrosamiento, mientras que las estructuras entrelazadas generaron un grado elevado de rigidez. Al incrementar la presión externa, los materiales se expandían, mientras que al disminuirla se encogían. Se evaluaron las propiedades mecánicas y dieléctricas (relativas a campos eléctricos) de materiales dotados de distintas configuraciones y de un núcleo quiral optimizado. En comparación con los materiales usados en la actualidad, se observó que determinado panel sándwich curvo era más resistente, menos vulnerable a las tensiones y menos proclive al pandeo estando integrado en las estructuras de un avión. Se integró titanato zirconato de plomo (PZT) —un material electrocerámico— para dotar a la base de panal de sensores diseñados específicamente para el caso y, así, de una función de control de la salud estructural. Cuando se aplica presión a estas estructuras, su forma se adapta a modo de molde a fin de proporcionar un confort máximo al pasajero. Además, las características ergonómicas avanzadas del material aumentarán la seguridad en vehículos en movimiento. Las aplicaciones de la tecnología desarrollada en Chismacomb no hacen sino agrandar el ingente potencial de los materiales tipo sándwich con patrón hexagonal. Sus sensores integrados, de diseño exclusivo, les capacitan para «vigilar» su propia resistencia y estabilidad, lo cual redunda en una mayor seguridad para los pasajeros en condiciones de turbulencias como las que se dan en buques y aeronaves. En aras de la salud y la seguridad, la absorción de las microondas en determinado rango de frecuencias permite prever un descenso de la nociva y tan habitual contaminación electromagnética procedente de transmisores, antenas y tendido eléctrico.
