A través de distintas épocas hemos descubierto que nuestra capacidad para dar vida a nuevos materiales afecta enormemente nuestro desarrollo y evolución como sociedad. Es así como, con el fin de sobrevivir y de mejorar la forma en la que vivimos, nos hemos abierto paso a través de distintas épocas, adoptando nuevos materiales para la construcción.
Hoy en día podemos ver el surgimiento de nuevos materiales conocidos como metamateriales, gracias a los avances de las distintas ramas de la ciencia. Estos materiales prometen traer grandes cambios a campos como la óptica, acústica, energía y la electrónica. A continuación, te contaremos más sobre estos revolucionarios materiales.
Definición
Los metamateriales o materiales inteligentes son materiales fabricados artificialmente, los cuales poseen propiedades especiales. Estos se crean a partir de materiales convencionales, que se pueden obtener fácilmente de la naturaleza. Así pues, para producir metamateriales se mezclan materiales convencionales para obtener cualidades extraordinarias, que pueden producir comportamientos nunca antes vistos.
Propiedades de los Metamateriales
Las propiedades de los metamateriales surgen de la manipulación de la geometría, la organización de las estructuras y de la fórmula que los une. Son muy diferentes a las propiedades de los materiales de composición natural, las cuales están dadas por sus componentes químicos y enlaces. Actualmente, existe una gran variedad de metamateriales con propiedades espectaculares, entre las cuales destacan:
Invisibilidad
Algunos metamateriales presentan una longitud de onda inferior a la luz visible, lo cual puede volver invisible a cualquier objeto fabricado a partir de ellos. También tienen la capacidad de hacer invisible incluso a las sustancias con las cuales interactúan. Basta con cubrir un objeto con una capa de metamaterial para que este deje pasar la luz a través de él.
Capacidad para el control acústico
Debido a la forma de las estructuras de los metamateriales, es posible usarlos para manipular el sonido. Colocados frente a una fuente de ruido y un receptor, pueden llegar a suprimir o incluso amplificar las ondas ultrasónicas.
Alta permitividad eléctrica
Por otra parte, los metamateriales zurdos se caracterizan por una gran permitividad eléctrica. Como consecuencia, tienen un índice de refracción negativo.
Carencia de permeabilidad magnética
Los metamateriales zurdos también presentan una carencia de permeabilidad magnética, lo que les confiere condiciones especiales para la propagación de los campos electromagnéticos externos. Por ese motivo, pueden usarse para mejorar la tecnología de antenas y de detección.
Aplicaciones
Los metamateriales siguen en proceso y desarrollo, por lo que actualmente hay pocas aplicaciones tangibles para ellos. Aunque poco a poco se han dejado entrever algunos de los usos posibles. Gracias a las propiedades ópticas de los metamateriales se han logrado avances en la creación de ropa invisible.
Podrían ayudar a cubrir los puntos ciegos en el interior de los vehículos para dar al conductor una total visibilidad. Además, se prevé que permitan lograr una mayor precisión en las medidas de los elementos ópticos, acústicos y electromagnéticos. Esto podría revolucionar las cámaras, la capacidad de los microprocesadores e incluso aumentar la resolución de dispositivos médicos basados en el ultrasonido.
Ejemplos de materiales inteligentes
Las investigaciones recientes han dado paso a nuevos materiales inteligentes, cada uno de ellos con propiedades incluso más impresionantes. Algunos ejemplos de materiales inteligentes son:
- Materiales con memoria de forma: Son materiales, en su mayoría de naturaleza metálica o plástica, capaces de recobrar su forma original luego de ser deformados. Un ejemplo es el cable de nitinol, el cual se utiliza en dispositivos medios, lentes de sol y equipo deportivo.
- Materiales piezoeléctricos: Estos materiales son capaces de generar señales eléctricas cuando son sometidos a presión mecánica. Suelen utilizarse para fabricar sensores, actuadores y dispositivos de control de vibración.
- Materiales termocrómicos: Materiales capaces de cambiar de color según la temperatura. Se utilizan comúnmente para fabricar termómetros, etiquetas de control de temperatura y equipo deportivo.
- Materiales electrocrómicos: De forma similar a los anteriores, estos cambian de color, pero esta vez en respuesta a la corriente eléctrica. Son ideales para pantallas de dispositivos, ventanas inteligentes e incluso espejos.
- Materiales de cambio de fase: Son capaces de cambiar de fase en respuesta a un estímulo externo, como pueden ser la temperatura a la luz. Pueden cambiar de estado sólido a líquido o de líquido a gas, por lo que se utilizan en dispositivos de control de temperatura y sistemas de almacenamiento de energía.
- Materiales hidrofóbicos: Como su nombre lo indica, estos materiales inteligentes son capaces de repeler agua y otros líquidos. Se utilizan mayormente en revestimientos antiadherentes y ropa impermeable. También es usado en la industria aeronáutica gracias a sus capacidades para reducir la resistencia al viento.
- Materiales fotovoltaicos: Convierten la luz del sol en energía eléctrica. Son ideales para la fabricación de paneles solares y dispositivos electrónicos portátiles, como cargadores portátiles.
Conclusiones
Dadas sus particulares propiedades, no cabe duda que los metamateriales revolucionarán campos como la óptica, la acústica y la electrónica. Aunque muchas de sus aplicaciones siguen en desarrollo, por lo cual queda por ver lo que le depara la ciencia de los materiales al futuro de la manufactura y de la construcción.
