fbpx
Comunícate con nosotros

Ciencia y Tecnología

Nuevos metamateriales: un hormigón sensible al tacto que produce energía

Foto del avatar

Publicado

El


Uno de los mas viejos materiales de construcción en el mundo – ya se utilizaba en la época romana – es, al mismo tiempo, hoy en día objeto de innumerables proyectos de investigación. Al fin y al cabo, el hormigón sigue siendo el elemento básico en la construcción. Sin embargo, los avances técnicos están impulsando el desarrollo de hormigones más sostenibles, autorreparables o capaces de secuestrar dióxido de carbono.

Normalmente, estas cualidades se logran a través de nuevos ingredientes, que van desde la adición de desechos orgánicos, como la remolacha, hasta el uso de bacterias generadoras de calcita. En la Universidad de Pittsburgh, en Estados Unidos, han recurrido a otro enfoque, los metamateriales, para desarrollar Un hormigón sensible al tacto que puede almacenar energía..

¿Qué es un metamaterial?

En primer lugar, es fundamental aclarar que es un metamaterial. Básicamente, se trata de un material artificial dotado de cualidades electromagnéticas que no se encuentran en la naturaleza, gracias a la creación de nanoestructuras con una geometría específica.

El desarrollo teórico de los metamateriales se remonta a la década de 1970, cuando el físico soviético VG Veselago publicó un artículo en el que describía sus posibles propiedades. De hecho, es un campo tan novedoso que el término «metamaterial» no se acuñó hasta 1999. Metasuperficies Aplicar los principios de los metamateriales pero en dos dimensiones, lo que supone un espesor de unos pocos nanómetros.

El ejemplo más común es un material con un índice de refracción negativo, es decir, capaz de desviar la luz en dirección opuesta. En la naturaleza todos los elementos tienen un índice de refracción positivo. Por ejemplo, el agua tiene un índice de refracción de 1,33, mientras que el vidrio tiene un índice de refracción de 1,45. Técnicamente, la capacidad de controlar la refracción de la luz podría llevar a la creación de los llamados capas de invisibilidad, es decir, un material digno de ciencia ficción que vuelve invisibles a las personas y a los objetos cubiertos por ellas. O cámaras del tamaño de un grano de sal, como se explica en Este artículo.

Advertisement

Un nuevo metamaterial que funciona como sensor y genera energía

El nuevo tipo de hormigón propuesto por investigadores de la Universidad de Pittsburgh en un artículo publicado en la revista científica Advanced Materials puede controlar variables como la presión y, al mismo tiempo, almacenar energía. Estas propiedades se estudiaron en investigaciones anteriores sobre materiales «autoconscientes». Es decir, con estructuras que transmiten información sobre las cargas y tensiones a las que están sometidas, sin necesidad de sensores adicionales.

Como se explicó, las propiedades de un metamaterial pueden modificarse mediante ajustando la geometría de sus nanoestructuras. En el caso del hormigón, se pueden hacer pequeños ajustes en su resistencia, durabilidad o flexibilidad. En la Universidad de Pittsburgh han recurrido a celosías de polímeros auxéticos reforzados incrustados en una matriz de cemento conductor con polvo de grafito.

El cemento actúa como un electrodo y, cuando se somete a presión, genera una pequeña carga eléctrica. Esta carga eléctrica se puede utilizar para detectar fracturas en el hormigón en caso de terremotos o impactos o para alimentar luces LED o dispositivos de bajo consumo.

En los experimentos, además de estas cualidades, los científicos descubrieron que el material podría comprimirse hasta un 15% sin perder su integridad estructural. Esto permite obtener resultados similares al hormigón actual con una menor cantidad de material, lo que se traduce en menores CO2 emisiones en su producción. Por último, la producción del nuevo hormigón es escalable y rentable, lo que allana el camino para la fabricación a escala industrial.

Carreteras inteligentes construidas con metamateriales

Según los investigadores, estas propiedades inusuales también podrían usarse para construir carreteras inteligentes. La idea es que los gestores de carreteras puedan comprobar el estado de la superficie de la carretera en tiempo real y repararla rápidamente. Por otro lado, si bien la cantidad de energía es bastante pequeña, es suficiente para alimentar componentes de señalización como luces integradas o chips que se comunican con los coches autónomos. De esta forma, incluso en situaciones de mala señal GPS, la carretera podría señalizar a los vehículos para que los guíen.

Las carreteras del futuro integrarán múltiples funcionalidades más allá de acomodar el tráfico rodado. Por ejemplo, caminos solares, es decir, carreteras equipadas con células fotovoltaicas. Otra área de investigación es el desarrollo de caminos electrificados que permiten cargar baterías de coches eléctricos con tecnologías inductivas. Además, las carreteras pueden incluso volverse autocurativo. Y todo ello con mayor sostenibilidad ya que también integrarán materiales reciclados como neumáticos.

Fuente:

Advertisement



Source link

Comparte en tus RRSS
Continúe leyendo
Advertisement