Científicos de la Universidad de Harvard han desarrollado un asombroso metalíquido programable que promete revolucionar diversos campos. Este innovador material posee propiedades como elasticidad, viscosidad y opacidad que pueden ajustarse bajo demanda.

Además, es capaz de transicionar entre comportamientos de fluido newtoniano y no newtoniano. Las potenciales aplicaciones son enormes, desde actuadores hidráulicos hasta dispositivos ópticos inteligentes.

Sigue leyendo para conocer los detalles de este emocionante avance.

Introducción

¿Te imaginas un líquido que puede cambiar sus propiedades bajo demanda? Pues eso es exactamente lo que han logrado científicos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS). Han desarrollado un metalíquido programable con elasticidad, propiedades ópticas y viscosidad ajustables, e incluso la capacidad de transicionar entre un fluido newtoniano y no newtoniano.

Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard

¿Qué son los metalíquidos?

Los metalíquidos son una nueva clase de materiales que combinan las propiedades de los líquidos con las de los metamateriales. A diferencia de los metamateriales sólidos, los metalíquidos tienen la capacidad única de fluir y adaptarse a la forma de su contenedor.

Según la profesora Katia Bertoldi, autora principal del estudio, «Nuestro objetivo era crear un metalíquido que no solo posea estos notables atributos, sino que también proporcione una plataforma para una viscosidad, compresibilidad y propiedades ópticas programables».

¿Cómo funciona este metalíquido?

El metalíquido desarrollado por los investigadores de Harvard consiste en una suspensión de pequeñas esferas de elastómero en aceite de silicona. Estas esferas, de entre 50 y 500 micrones de tamaño, se deforman bajo presión, cambiando radicalmente las características del fluido.

Cuando la presión dentro del líquido aumenta, las cápsulas colapsan, formando una semiesfera similar a una lente. Cuando se elimina esa presión, las cápsulas vuelven a su forma esférica original. Este proceso se logra gracias a una técnica de fabricación altamente escalable desarrollada en el laboratorio del profesor David A. Weitz.

Propiedades programables

La transición de las esferas entre sus estados colapsado y esférico cambia muchas de las propiedades del líquido, incluyendo su viscosidad y opacidad. Estas propiedades pueden ajustarse cambiando el número, el grosor y el tamaño de las cápsulas en el líquido.

Los investigadores demostraron la programabilidad del metalíquido usando una pinza robótica hidráulica para levantar una botella de vidrio, un huevo y un arándano. Sin necesidad de sensores o control externo, el líquido mismo responde a diferentes presiones, cambiando su elasticidad para ajustar la fuerza de la pinza. Esto permite levantar objetos pesados, delicados y pequeños sin programación adicional.

Además, el metalíquido también cambia sus propiedades ópticas bajo presión. Cuando las cápsulas están en su forma esférica, dispersan la luz, haciendo que el líquido sea opaco. Pero cuando se aplica presión y las cápsulas colapsan, actúan como microlentes, enfocando la luz y haciendo que el líquido sea transparente. Estas propiedades ópticas podrían usarse en aplicaciones como tintas electrónicas que cambian de color según la presión.

Comportamiento newtoniano vs no newtoniano

Otra característica notable de este metalíquido es su capacidad para transicionar entre estados newtonianos y no newtonianos. Cuando las cápsulas están en su forma esférica, el metalíquido se comporta como un fluido newtoniano, lo que significa que su viscosidad solo cambia en respuesta a la temperatura.

Sin embargo, cuando las cápsulas están colapsadas, la suspensión se transforma en un fluido no newtoniano. En este estado, su viscosidad cambia en respuesta a la fuerza de cizallamiento: cuanto mayor es la fuerza, más fluido se vuelve. Este es el primer metalíquido que ha demostrado poder transicionar entre estados newtonianos y no newtonianos.

Potenciales aplicaciones

Las posibles aplicaciones de este metalíquido programable son enormes. Podría usarse en actuadores hidráulicos, robots programables, amortiguadores inteligentes que se adaptan a la intensidad del impacto, y dispositivos ópticos que pueden cambiar de transparentes a opacos.

Como dice el investigador Adel Djellouli, primer autor del estudio, «Apenas estamos arañando la superficie de lo que es posible con esta nueva clase de fluidos. Con esta única plataforma, podrías hacer tantas cosas diferentes en tantos campos distintos».

Quédate con esta idea

Este metalíquido programable desarrollado por los científicos de Harvard es realmente innovador. Sus propiedades ajustables y su capacidad para transicionar entre comportamientos newtonianos y no newtonianos abren un enorme abanico de posibilidades.

Los investigadores planean seguir explorando las propiedades acústicas y termodinámicas de este material. Como concluye la profesora Bertoldi, «El espacio de aplicación para estos metalíquidos escalables y fáciles de producir es enorme». Sin duda, este descubrimiento marcará el inicio de una nueva era en el campo de los materiales inteligentes. Si quieres estar al tanto de este y otros avances de la IA aplicada a la química y a los materiales explora nuestra sección especializada.